Jak nanocząsteczki wpływają na dżdżownice

Nanocząsteczki mają rozmiar co najmniej o jedną wielkość mniejszy niż 100 nanometrów. Posiadają bardzo dużą powierzchnię w porównaniu do objętości, co sprawia, że są wysoce reaktywne w porównaniu z materiałami o normalnej skali. Te same cechy, dzięki którym tak dobrze nadają się do nowatorskich zastosowań, rodzą liczne obawy co do ich oddziaływania na ludzi i środowisko.

Nanocząsteczki metalowe są powszechnie stosowane w licznych produktach i są wykrywane w środowisku. Finansowany ze środków UE projekt "Ecotoxicity of metal nanoparticles in soils" (NANO-ECOTOXICITY) powstał w celu zbadania określonych kwestii dotyczących toksyczności nanocząsteczek dla organizmów żyjących w glebie.

Uczeni wybrali dwie nanocząsteczki o różnej kinetyce zachowania się w środowisku: tlenek cynku (ZnO) i srebro (Ag). Wykorzystano zarówno typ gleby, aby ocenić wpływ pH na toksyczność, jak i czas inkubacji w glebie (tygodnie–jeden rok), aby zbadać efekty starzenia. W badaniu zastosowano organizm glebowy, dżdżownicę Eisenia andrei. Uczeni badali tempo i drogi przyswajania oraz ocenili wewnętrzne rozmieszczenie i specjację poprzez analizę sekcji tkanek, a także wzrost i rozmnażanie.

Biodostępność i toksyczność ZnO pozostawały pod silnym wpływem pH gleby, co wynika z powodowanych przez nie zmian właściwości i losu cząstek. Co ciekawe, pomimo mniejszej akumulacji Zn w tkankach dżdżownic narażonych na Zn w postaci jonowej w porównaniu z nano ZnO, dżdżownice narażone na Zn w postaci jonowej wykazywały większą toksyczność. Podobnie, dżdżownice narażone na powlekane i niepowlekane nanocząsteczki srebra akumulowały Ag w stężeniach powyżej krytycznego określonego dla jonów Ag, ale bez tego samego efektu toksyczności.

Jeśli chodzi o drogi narażenia, nanocząsteczki są częściej spożywane niż wchłaniane przez skórę, tak jak postaci jonowe pierwiastków śladowych. Toksyczność związana z nanocząsteczkami Ag wzrastała, w przypadku gdy czas inkubacji w glebie wynosił ponad rok, co sugeruje, że standardowe testy obejmujące narażenie o długości czterech tygodni mogą nie dawać dokładnego obrazu narażenia na działanie nanocząsteczki.

Nanocząsteczki są coraz powszechniej stosowane w produktach, a tym samym coraz częściej przedostają się do środowiska. W ramach projektu NANO-ECOTOXICITY badano ważny, ale lekceważony aspekt toksyczności w glebie, dotyczący wpływu nanocząsteczek na dżdżownice. Wyniki tych badań będzie można wykorzystać w standaryzacji testów umożliwiających kompleksową ocenę ryzyka i toksyczności nanocząsteczek.