Hvordan nanopartikler flyder gennem miljøet

Kulstofnanorør forbliver knyttet til materialer i årevis, mens titaniumdioxid og nanozink hurtigt vaskes ud af kosmetik og ophobes i jorden. Inden for det nationale forskningsprogram "Opportunities and Risks of Nanomaterials" (NRP 64) har et team ledet af Empa-forskeren Bernd Nowack udviklet en ny model til at spore strømmen af ​​de vigtigste nanomaterialer i miljøet.

Hvor mange menneskeskabte nanopartikler kommer op i luften, jord eller vand? For at vurdere disse beløb, en gruppe forskere ledet af Bernd Nowack fra Empa, de schweiziske føderale laboratorier for materialevidenskab og -teknologi, har udviklet en computermodel som en del af det nationale forskningsprogram "Opportunities and Risks of Nanomaterials" (NRP 64). "Vores estimater tilbyder de bedste tilgængelige data på nuværende tidspunkt om miljøakkumulering af nanosølv, nanozink, nano-tinaniumdioxid og kulstof nanorør", siger Nowack.

I modsætning til de hidtil anvendte statiske beregninger, deres nye, dynamisk model tager ikke kun højde for den betydelige vækst i produktion og brug af nanomaterialer, men tager også højde for, at forskellige nanomaterialer bruges i forskellige applikationer. For eksempel, nanozink og nano-titaniumdioxid findes primært i kosmetik. Omtrent halvdelen af ​​disse nanopartikler finder vej til vores spildevand i løbet af et år, og derfra kommer de i spildevandsslam. Kulstof nanorør, imidlertid, er integreret i kompositmaterialer og er bundet i produkter, som er immobiliserede og findes således fx i tennisketchere og cykelstel. Det kan tage over ti år, før de bliver løsladt, når disse produkter ender i affaldsforbrænding eller genanvendes.

39, 000 tons nanopartikler

Forskerne involveret i denne undersøgelse kommer fra Empa, ETH Zürich og Zürich Universitet. De bruger en estimeret årlig produktion af nano-titaniumdioxid i hele Europa på 39, 000 tons - betydeligt mere end totalen for alle andre nanomaterialer. Deres model beregner, hvor meget af dette, der kommer ind i atmosfæren, overfladevand, sedimenter og jorden, og akkumuleres der. I EU, brugen af ​​spildevandsslam som gødning (en praksis forbudt i Schweiz) betyder, at nanotitandioxid i dag når en gennemsnitlig koncentration på 61 mikrogram pr. kilo i berørt jord.

At kende graden af ​​akkumulering i miljøet er kun det første skridt i risikovurderingen af ​​nanomaterialer, imidlertid. Nu skal disse data sammenlignes med resultaterne af økotoksikologiske tests og de lovbestemte tærskler, siger Nowack. Der er endnu ikke foretaget en risikovurdering med hans nye model. Tidligere arbejde med data fra en statisk model viste, imidlertid, at de fastsatte koncentrationer for alle fire undersøgte nanomaterialer ikke forventes at have nogen indvirkning på miljøet.

Men i tilfælde af nanozink i det mindste, dens koncentration i miljøet nærmer sig det kritiske niveau. Derfor skal netop dette nanomateriale prioriteres i fremtidige økotoksikologiske undersøgelser – selvom nanozink produceres i mindre mængder end nano-titaniumdioxid. Desuden, Økotoksikologiske forsøg er indtil nu primært blevet udført med ferskvandsorganismer. Forskerne konkluderer, at yderligere undersøgelser med jordlevende organismer er en prioritet.