Написано AZoNano 19 ноября 2019 года 19 ноября 2009 года

Согласно новому исследованию, очищенные сточные воды содержат наночастицы титана и серебра, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на ракообразных, водорослей и клетки жабр рыб, и эти воздействия, по-видимому, зависят от вида.

Люди не могут постоянно думать об этом, когда они спускаются в туалет или стирают белье; однако то, что они носят, едят или наносят на кожу, попадает в сточные воды и в конечном итоге попадает в окружающую среду. Наночастицы все чаще используются в потребительских товарах, таких как средства личной гигиены, продукты питания и текстиль.

Наночастицы считаются уникальными из-за их небольшого размера – 1 нм равен одной миллиардной части метра. Этот небольшой размер придает наночастицам особые и инновационные характеристики по сравнению с их более крупными аналогами; например, они могут достигать местоположений, которые не могут быть достигнуты более крупными частицами.

Нетронутые наночастицы также действуют иначе, чем наночастицы, обнаруженные в окружающей среде. Наночастицы в окружающей среде трансформируются, когда они взаимодействуют и образуют агрегаты с другими твердыми веществами, элементами или частицами, таким образом, приобретая другие физико-химические характеристики.

Однако преобразование этих мелких частиц в процедуры очистки сточных вод и их влияние на морских и пресноводных существ в основном оставалось загадкой.

Увеличение смертности морских ракообразных

В ходе исследования, проведенного в Норвежском институте исследований воды (NIVA), Анастасия Георганцопулу вместе с сотрудниками SINTEF и NIVA проанализировали, как наночастицы диоксида титана (TiO ₂ ) и серебра (Ag) действуют на очистные сооружения и как они воздействуют на пресноводных и морских существ.

Используя шлам от очистных сооружений, расположенных в Норвегии, ученые создали лабораторную очистную установку, а затем в течение пяти недель добавили экологически приемлемые концентрации TiO ₂ и наночастиц Ag. Они использовали очищенные сточные воды для оценки воздействия преобразованных наночастиц на морских и пресноводных существ, а также на жаберные клетки радужной форели.

Эксперимент выявил контрастное воздействие на оба вида ракообразных. В то время как смертность увеличилась на 20% -45% для морских веслоногих ракообразных ( Tisbe battagliai ), воздействие очищенных сточных вод не оказало какого-либо вредного воздействия на пресноводного ракообразного ( Daphnia magna ).

Эти различия, вероятно, связаны, по крайней мере частично, с разными привычками питания двух видов в сочетании с тем фактом, что наночастицы демонстрировали сильную связь с твердыми веществами, присутствующими в сточных водах .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Георганцопулу продолжил: « Дафния магна – это организм, который фильтрует воду для пищи, в то время как морские веслоногие ракообразные питаются на донных поверхностях – подобно отходящим твердым веществам, осевшим из воды. Таким образом, ракообразные, питающиеся снизу, с большей вероятностью поглощают наночастицы и, следовательно, подвержены влиянию наночастиц, связанных с твердыми веществами . »

Влияние на водоросли

Кроме того, хотя очищенные сточные воды, содержащие наночастицы, оказывали влияние на рост водорослей, у двух видов водорослей не было общего ответа: в то время как морские водоросли ( Skeletonema pseudocostatum ) реагировали с замедлением роста 20 % -40%, рост пресноводных водорослей ( Raphidocelis subcapitata ), на самом деле, был вызван увеличением на 40% с последующим увеличением агрегации клеток.

Возможно, последний является своего рода защитным механизмом, направленным на уменьшение площади поверхности, подверженной воздействию вредных частиц.

Результаты нашего исследования показывают, что реакция водорослей на воздействие очищенных сточных вод зависит от вида. Возможно, это связано с различиями в размере клеток водорослей, площади поверхности и составе клеточных стенок .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Повышенная проницаемость клеток жаберных рыб

С помощью модели линии жаберных клеток in vitro ученые также наблюдали влияние наночастиц Ag и TiO ₂ на клетки жаберных рыб. Когда через жабры движется огромное количество воды, и они представляют собой препятствие для внешнего воздействия, этот орган в значительной степени подвержен воздействию переносимых водой загрязнений, таких как наночастицы.

« Воздействие сточных вод, содержащих наночастицы, приводит к увеличению количества активных форм кислорода, группы молекул, которые могут легко реагировать и повреждать клетки. За этим последовала повышенная проницаемость жаберных клеток, что привело к нарушению барьерной функции », – добавил Георганцопулу.

« Однако концентрации наночастиц серебра и титана в очищенных сточных водах были слишком низкими, чтобы полностью учесть влияние только на проницаемость клеток. Сточные воды представляют собой сложную смесь материалов, и отклик проницаемости, вероятно, вызван сочетанием присутствия наночастиц и других стрессоров », – добавил Георганцопулу

.

Очистка сточных вод – трансформация наночастиц

Мы провели это исследование наночастиц, трансформированных в очистных сооружениях, и сравнили их с нетронутыми наночастицами, так как первые более соответствуют тому, что действительно происходит в окружающей среде .

Анастасия Георганцопулу, научный сотрудник Норвежского института водных исследований

Георганцопулу продолжил: « Повышенная токсичность трансформированных наноматериалов, наблюдаемая в исследовании, указывает на то, что эффекты нельзя предсказать, оценивая эффекты наноматериалов в их первозданной форме, и подчеркивает важность понимания их поведения, трансформации окружающей среды и взаимодействие с организмами . »

Будущие исследования должны принять во внимание трансформацию наночастиц и сосредоточиться на более соответствующих экспериментальных условиях воздействия, включающих трансформированные наночастицы, в более долгосрочные исследования воздействия, чтобы обеспечить лучшее понимание их потенциальных воздействий », – заключил Георганцопулу.

Исследование финансировалось Исследовательским советом Норвегии в рамках проекта Nano-WASTE «Исследование судьбы наноматериалов на очистных сооружениях; удаление, освобождение и последующие воздействия »(Грантовое соглашение № 238972 / O70). Исследование также получило поддержку со стороны характеристики наночастиц FORURENS в окружающей среде: связь воздействия эффектов NANO-CHARM (исследовательский проект – MILJØ2015).

Источник: https://www.niva.no/en