Nanopartikel und Regenwürmer
Nanopartikel sind winzige Materialteilchen mit einer maximalen Größe von 100 Nanometern. Im Vergleich zu ihrem Volumen haben sie eine sehr große Oberfläche, sodass sie sehr viel reaktiver sind als ihre größeren Pendants aus den gleichen Materialien. Die gleichen Eigenschaften, die sie für neuartige Anwendungen so interessant machen, werfen aber auch wichtige Fragen zu ihrer Reaktivität für Mensch und Umwelt auf. Metall-Nanopartikel sind in zahlreichen Produkten zu finden und gelangen immer häufiger und in die Umwelt. Das EU-finanzierte Projekt NANO-ECOTOXICITY ("Ecotoxicity of metal nanoparticles in soils") wurde initiiert, um sich mit den bisher vernachlässigten spezifischen Fragen hinsichtlich der NP-Toxizität für Bodenorganismen zu befassen. Die Forscher wählten zwei NP mit unterschiedlichen Schicksalsverläufen: Zinkoxid (ZnO) und Silber (Ag). Sie variierten sowohl die Bodenart, um die Wirkungen des pH-Werts auf die Toxizität zu bewerten, und die Inkubationszeit (Wochen - ein Jahr) des Bodens, um Auswirkungen des Alterns zu untersuchen. Ein im Boden lebender Organismus, der Regenwurm Eisenia andrei, diente als Testfall. Die Wissenschaftler untersuchten Stärke und Wege der Aufnahme und bewerteten interne Verteilung und Artbildung an Gewebeproben sowie Wachstum und Vermehrung. Die Bioverfügbarkeit und Toxizität von ZnO wurden stark vom pH-Wert des Bodens beeinflusst, eine Folge der damit verbundenen Auswirkungen auf die Partikeleigenschaften und ihr Schicksal. Interessanterweise wiesen die Regenwürmer, die ionischem Zink ausgesetzt waren, trotz geringerer Zinkakkumulation im Gewebe im Vergleich zur Belastung durch Nano-ZnO eine höhere Toxizität auf. Ähnliche Ergebnisse gab es bei Regenwürmern, die beschichteten und unbeschichteten Silber-Nanopartikeln ausgesetzt waren: sie akkumulierten Silber in Konzentrationen oberhalb der kritischen Belastungswerte für Ag-Ionen, aber ohne dass eine Toxizität zu erkennen war. In Bezug auf die Übertragungswege werden NP wahrscheinlich eingeatmet und nicht über die Haut aufgenommen, ebenso wie ionische Formen von Spurenelementen. Schließlich stieg die Toxizität im Zusammenhang mit Silber-Nanopartikeln mit steigender Inkubationszeit des Bodens über mehr als ein Jahr, was darauf hindeutet, dass das NP-Risiko mit Standardtests für Belastungszeiträume von vier Wochen nicht genau ermittelt werden kann. Nanopartikel finden in immer mehr Produkten Anwendung und gelangen damit zunehmend in die Umwelt. NANO-ECOTOXICITY befasste sich mit einem wichtigen aber vernachlässigten Aspekt von Toxizität in Böden, indem es die NP-Auswirkungen auf Regenwürmer studierte. Die Ergebnisse werden wichtige Beiträge für die Standardisierung von Tests für eine umfassende Bewertung von Risiko und Toxizität von Nanopartikel leisten.
Schlüsselbegriffe
Toxizität, Nanopartikel, NP, Boden, ZnO, Ag, pH
