SINN: Nanoheter (Fate of engineered nanoparticles)

• Unité de recherche: OFEV
• Numéro de projet: 8T20/13.0072.KP
• Titre du projet anglais: SINN: Nanoheter (Fate of engineered nanoparticles)

Mots-clé (Allemand)

Nanomaterialien, Umweltverhalten, Expositionsszenarien, aquatische Umwelt, Modellierung

Description succincte (Allemand)

Als Teil der Riskobestimmung in der Nanotechnologie befasst sich dieses Projekt mit Expositionsaspekten von synthetischen Nanopartikeln, mit Schwerpunkt auf deren Verhalten in Oberflächengewässern. Basierend auf den zu erwartenden Spurenkonzentrationen wird in diesem Projekt untersucht, inwieweit die Fähigkeit zu Wechselwirkungen mit mineralischen und organischen Schwebestoffen in Oberflächengewässern den Verbleib der Nanoteilchen bestimmen, im Gegensatz zur Dispersionsstabilität in der Wassersäule. Ziel des Projekts ist, unter diesen Schwebestoffen potentielle Trägermaterialien für synthetische Nanopartikel zu identifizieren. Mechanistische, holistische und modellbasierte Methoden werden dazu kombiniert angewandt. Die Wechselwirkung der Nanomaterialien mit ihrer Umgebung, sowie die möglichen Heteroaggregations- und/oder Sedimentationsprozesse werden dabei untersucht. Ziel ist es, die Wahrscheinlichkeit verschiedener Expositionsszenarien zu bewerten, um mit diesen Daten das Verhalten von synthetischen Nanomaterialien auf Flussniveau modellieren zu können.

Objectifs du projet (Allemand)

Das Projekt soll die Mechanismen und beteiligte Trägerstoffe bei der Verteilung von Nanomaterialien in Gewässern bestimmen, um mit diesen Erkenntnissen Modelle zur Expositionsabschätzung von Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt zu entwickeln. Solche Modelle bilden die Grundlage, um verlässliche Expositionsszenarien hinsichtlich des Umweltverhaltens von Nanomaterialien zu erstellen. Expositionsszenarien sind bei der Risikobestimmung von Industriechemikalien von wesentlicher Bedeutung und fester Bestandteil der Regulatorik. Bislang standen noch keine solchen Expositionsmodelle zur Verfügung, die für Nanomaterialien entwickelt und validiert worden sind. Die Entwicklung von Expositionsmodellen speziell für Nanomaterialien hat daher eine hohe Priorität für die Regulatorik.

Mise en oeuvre et application (Allemand)

Im EU-Projekt SIINN NanoHETER wurde das Transportverhalten von Pestiziden und ihren Metaboliten, sowie von Nano-Titandioxid in Abhängigkeit vom Gehalt an organischem Kohlenstoff (natural organic matter, NOM) an verschiedenen Beprobungspunkten entlang der Rhône und im Laborversuch analysiert. Synthetische Nanomaterialien lassen sich unter realen Bedingungen in der Umwelt nur schwer identifizieren oder vom natürlichen Hintergrund unterscheiden. Dies wurde bei der Ausgestaltung des Projekts berücksichtigt, und die Nanomaterialien demzufolge im Laborversuch unter identischen Messbedingungen getestet. Die aus den Feldstudien erfassten Daten für Pestizide wurden danach als Inputdaten zur Verfeinerung des an der ETHZ entwickelten Multiparametermodells weiterverwendet, um die Parameter zu bestimmen, welche die Mobilität von Nanomaterialien in natürlichen Gewässern und in Wechselwirkung mit NOM beeinflussen. Mit den Messdaten der Feld- und Laborstudien aus dem Projekt NanoHETER konnte dieses Ziel erreicht werden. Damit stehen für die Expositionsmodellierung von Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt verbesserte Modellierungen zur Verfügung.

Publikationsliste:

Labille J., Harns C., Bottero J.Y. Brant J.,  Heteroaggregation of titanium dioxide nanoparticles with natural clay colloids Environmental Science and Technology (2015) 49(11) 6608-6616. http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.5b00357 (Open Access Artikel)

Praetorius A., Labille J., Scheringer M., Thill A., Hungerbuehler K., Bottero J.Y., Heteroaggregation of titanium dioxide nanoparticles with model natural colloids under environmentally relevant conditions, Environmental Science and Technology (2014) 48, 10690-10698. http://dx.doi.org/10.1021/es501655v (Open Access Artikel)

Sani-Kast N. Scheringer M., Slomberg D., Labille J. Hungerbu¨hler K. Addressing the complexity of water chemistry in environmental fate
modeling for engineered nanoparticles. Science of the Total Environment (2015) 535 (SI) 150-159. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.12.025

Slomberg D, Ollivier P., Radakovitch O., Baran N., Sani-Kast N., Miche H., Borschneck D., Grauby O., Bruchet B., Scheringer M., Labille J. Characterization of suspended particulate matter in the Rhône River: Insights into analogue selection. (2016) Environmental Chemistry, 13 (5) 804-815. http://dx.doi.org/10.1071/EN15065

Slomberg D, Ollivier P., Radakovitch O., Baran N., Sani-Kast N., Bruchet B., Scheringer M., Labille J. Insights into natural organic matter and pesticide characterisation and distribution in the Rhone River. (2016) Environmental Chemistry, 14(1) 64-73. http://dx.doi.org/10.1071/EN16038