In einem groben Sinn der Dinge, nanotechnology dreht sich alles um eine extrem kleine Abmessungen, ein Milliardstel eines Meters, um genau zu sein. Auf der Nanoskala gelten andere Spielregeln als bei herkömmlichen Chemikalien und Stoffen. Einerseits hat die Nanotechnologie den Fortschritt in zahlreichen Industriezweigen revolutioniert und zu einer groß angelegten Herstellung und Nutzung von Nanoformen geführt. Andererseits führte die verstärkte Nutzung unweigerlich dazu, dass Nanomaterialien über verschiedene Wege in die Umwelt gelangen, wie in der Abbildung dargestellt. Nanomaterialien können bei industriellen Verfahren, in Kläranlagen und sogar bei natürlichen Prozessen, wie z. B. Vulkanausbrüchen, aerosoliert werden, was zu Luftverschmutzung führt. Nanomaterialien, die ins Wasser gelangen, stellen jedoch ein weiteres Problem dar, da sie direkt mit aquatischen Lebewesen in Wechselwirkung treten können. Was geschieht mit Nanomaterialien im Wasser? Lösen sie sich auf und bilden Ionen? Vielleicht, vielleicht auch nicht. Sind sie mobil? Könnte sein, könnte aber auch nicht sein. Sind sie giftig? Möglicherweise, möglicherweise nicht.
In den späten 2000er Jahren, nanotoxicology Die Forschung öffnete eine „Black Box“, die bisher unbekannte Auswirkungen von Nanomaterialien ans Licht brachte, von denen einige schädlich für die Umwelt und die aquatische Gesundheit waren, während andere weitgehend harmlos waren. Um das Verhalten und die Toxizität von Nanomaterialien in Gewässern vollständig zu bewerten, muss eine Reihe von Informationen gleichzeitig ausgewertet werden, wie z. B.,
– Eigenschaften des Nanopartikels (NP) selbst: Morphologie, Größe, Oberflächenfunktionalität, Oberflächenbereich, Dichte usw., und nicht nur die chemische Zusammensetzung, und
– Wasserqualität: Art, Chemie und Konzentration der gelösten und partikulären organischen Stoffe (DOM und POM), Zusammensetzung und Konzentration von Ionen, pH-Wert, Temperatur, Salzgehalt usw.
Ein paar Beispiele könnten hilfreich sein, um diese Informationen zu relativieren. So verhalten sich kugelförmige Ag-NPs in einer typischen Süßwasserumgebung anders als Ag-Nanostäbchen. Titandioxid-NP, Ag-NP, ZnO-NP und Siliziumdioxid-NP, die alle die gleiche Größe und Form haben, können eine unterschiedliche Dispersions- oder Aggregationsdynamik in Wasser aufweisen. Auch der Wechsel der Wassermatrix von Süßwasser zu Salz- oder Brackwasser beeinflusst das Verhalten von Nanomaterialien. Obwohl dieses Verhalten von Nanomaterialien aus regulatorischer Sicht frustrierend erscheinen mag, sind diese unterschiedlichen Reaktionen seltsamerweise weitgehend auf eine einzige grundlegende Eigenschaft des Nanomaterials zurückzuführen: die Dispersionsstabilität. In Wasser können NPs mit sich selbst interagieren (Homoagglomeration), mit DOM oder POM in Wasser (Heteroagglomeration), mit Anionen und Kationen in Wasser (elektrostatische Stabilisierung oder Destabilisierung je nach NP-Oberflächenladung) oder, sie sich auflösen können, was zur Auswaschung von Ionen ins Wasser führt. Die Quantifizierung der Dispersionsstabilität ist eine Schlüsselinformation, um die Mobilität, das Absetzen (auf dem Boden oder im Schlamm) und die Bioverfügbarkeit und/oder Bioakkumulation (Toxizität) angemessen zu bewerten, was letztendlich eine solide Gefahren- und Risikobewertung von Nanomaterialien im Wasser ermöglicht.
Die neue OECD guideline No. 318 , ist die erste standardisierte Prüfrichtlinie (TG) zur Quantifizierung der Dispersionsstabilität von Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt. In einem typischen Testsystem wird eine Süßwasserumgebung mit DOM-, Elektrolyt- und pH-Bedingungen simuliert, die in 95 % der Süßwasserquellen zu beobachten sind, und die Dispersionsstabilität von Nanomaterialien wird über einen bestimmten Zeitraum untersucht. Um die Unterschiede auszugleichen, die sich aus den spezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften von Nanomaterialien ergeben, bietet der Leitfaden eine einfache Lösung: die Berücksichtigung der „Anzahlkonzentration“ von Nanomaterialien anstelle der üblicherweise verwendeten „Massenkonzentration“. Die Bestimmung der Anzahlkonzentration erfordert umweltrelevante physikalisch-chemische Daten, die das Nanomaterial definieren, wie z. B. Form, Größe, Oberfläche und Dichte der Partikel, während für die Bestimmung der Massenkonzentration nur die chemische Formel des Stoffes erforderlich ist. Dieser Ansatz gewährleistet die Einbeziehung der Eigenschaften von Nanomaterialien und der Wasserqualitätsparameter in ein einziges Testprotokoll. Die Ergebnisse dieses Tests klassifizieren Nanomaterialien in erster Linie als sehr stabil, am wenigsten stabil und intermediär stabil in der aquatischen Umwelt, was für die Risikobewertung weiter genutzt werden kann.
Wir, die nEcoTox GmbH Durchführung von Stabilitätsanalysen für Nanopartikel-Dispersionen gemäß OECD TG-318. Die OECD GD-318 enthält auch Informationen zur Quantifizierung der Auflösung von Nanomaterialien in Wasser, eine Dienstleistung, die wir ebenfalls anbieten. Wir können Sie auch bei der Charakterisierung Ihrer Nanoformen unterstützen, indem wir die für die REACH-Registrierung erforderlichen Informationen bereitstellen.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie wir diese Tests in unserer Einrichtung durchführen, nehmen Sie an dem kurzen, aber informativen Online-Webinar mit Fragen und Antworten teil, das von Dr. Ricki Rosenfeldt on “Dispersion Stability of Nanomaterials – OECD TG-318” on 16th February 2021 at 10 am (CET). Jetzt anmelden here.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie mich bitte per Telefon: 06346/9661490 oder per E-Mail: menon@necotox.de
