Nur wenn Nanopartikel freigesetzt werden, kann es zu einer Exposition, Aufnahme und zu möglichen Auswirkungen bei Menschen und der Umwelt kommen. Das heißt im Umkehrschluss auch, dass keine Auswirkungen durch Nanopartikel auftreten, wenn diese nicht freigesetzt werden. Während der Produktlebensdauer von Nanopartikeln kann eine Freisetzung sowohl während der Produktion, als auch bei der Anwendung oder dem Gebrauch- und in der Nachanwendungsphase auftreten.

Nanopartikel, die eingebettet in einem Materialverbund vorliegen, können durch mechanische, thermische oder chemische Prozesse aus diesem Materialverbund heraus in die Umgebung abgegeben werden, siehe Abbildung. Zu den mechanischen Prozessen gehören beispielsweise das Bohren sowie Schleif- und Sägevorgänge. Die Verbrennung ist ein Beispiel für einen klassischen thermischen Prozess, bei dem Partikel freigesetzt werden. Das Aufbringen von ätzenden Chemikalien auf Oberflächen ist ein Beispiel für einen chemischen Prozess.

 

Schematische Darstellung des Freisetzungsszenarios für NanomaterialienSchematische Darstellung des Freisetzungsszenarios für Nanomaterialien

 

Die Freisetzungsprozesse treten allein oder in Kombination miteinander auf. Beispielsweise beim Schleifen eines Werkstücks aus Material, das mit Nanopartikeln gemischt ist, kann es neben dem mechanischen Abrieb zusätzlich durch eine Erwärmung zu einem thermisch bedingten Ausstoß der Nanopartikel kommen.

Es werden häufig nicht einzelne Nanopartikel aus dem Originalmaterial freigesetzt. Zumeist gelangen sie in die Umwelt im Verbund mit anderen Partikeln (als Agglomerate oder Aggregate) oder eingebunden in andere Materialien (z. B. in Plastikbruchstücken).

Nachdem Nanopartikel aus einem Materialverbund heraus abgegeben wurden, werden sie in der Umgebung transportiert. Der Transport kann über sehr kurze bis hin zu langen Entfernungen und Zeiträumen zu einem Schutzgut, wie z. B. Menschen, Tieren oder Pflanzen, erfolgen. Während des Transportes und des Verweilens in der Umwelt kann es zu Veränderungen der freigesetzten Partikel kommen (Zersetzung, Veränderung der Oberfläche, Vereinzelung von zusammengelagerten Nanopartikeln, ....). Durch diese vielfältigen Einflussfaktoren während des Transportes ist die Exposition der Umwelt, des Arbeiters, des Konsumenten und der allgemeinen Bevölkerung durch das gleiche freigesetzte Material nicht zwangsläufig identisch. Jedes Freisetzungsszenario muss daher im Einzelnen betrachtet werden.