UMSICHT

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UMSICHT – Assessment of the environmental hazards of silver nanomaterials: From chemical particles to technical products

 

The UMSICHT project was dedicated to obtaining a better understanding of the behaviour, fate, and impact of silver nanoparticles in the environment. Using standardised, optimised or newly developed procedures, the dissolution behaviour, transport behaviour, stability, and effects on living organisms in inshore waters and soils of differently manufactured particles were investigated under different conditions.

As an example of consumer products, silver nanoparticles in textiles were analysed investigating particle, fibre and fabric production through to abrasion and washing features and disposal in sewage treatment plants.

It became clear that the type of textile production decides on whether and in what quantities the particles get into the environment: In the ideal case, almost no and in the worst case almost all particles are being released. As silver nanoparticles are not completely retained in the sewage treatment plant, a small part may reach inshore waters, whereas the major part will end up in the soil through the usage of sewage sludge in agriculture.

The nanoparticles or the silver dissolved from them proved to be highly toxic for almost all investigated microorganisms. On the other hand, the quantities that finally end up in the environment are comparatively small. As silver cannot be degraded, however, it cannot be excluded that within decades to centuries, soil organisms will get damaged. This applies in particular to residues from imported products where neither the production method nor the amounts of contained silver nor the production quantities are known. It was found that the complexity of the product market is the major obstacle to reliable forecasts.

Grant Number: BMBF - FKZ 03X0091
Duration: 01.05.2010 - 30.04.2013 (extended to 31.07.2013)

Project Lead

UFT Universitaet Bremen Logo
Prof. Dr. Juliane Filser, Bremen University, Center of Environmental Research and Sustainable Technology (UFT)

Project Partners

Bremen University, Center of Environmental Research and Sustainable Technology (UFT)
Hohenstein Institut fuer Textilinnovation gGmbH
Fraunhofer-Institute for Molecular Biology and Applied Ecology (IME)
Federal Environment Agency (UBA)
TU Dresden, Institute of process engineering and environmental technology (IVU), AG Mechanical Process Engineering (MVT)
Philipps-University of Marburg, AG Biophotonics
IWT Stiftung Institut fuer Werkstofftechnik
Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR)
Bremer Umweltinstitut GmbH
CHT R. Beitlich GmbH
Rent-a-Scientist GmbH
Ostthueringische Materialpruefgesellschaft fuer Textil und Kunststoffe mbH
Lauffenmuehle GmbH Co. KG

Publications

2015

  • Hoppe M., Mikutta R., Utermann J., Duijnisveld W., Kaufhold S., Stange C.F., Guggenberger G. (2015). Remobilization of sterically stabilized silver nanoparticles from farmland soils determined by column leaching. Eur J Soil Sci, 66(5): 898-909.

2014

  • Baumann J., Y. Sakka, C. Bertrand, J. Koeser, J. Filser (2014). Adaptation of the Daphnia sp. acute toxicity test: miniaturization and prolongation for the testing of nanomaterials. Environ Sci Pollut Res Int 21(3): 2201-2213.
  • Engelke M., Koser J., Hackmann S., Zhang H., Madler L., Filser J. (2014). A miniaturized solid contact test with Arthrobacter globiformis for the assessment of the environmental impact of silver nanoparticles.Environ Toxicol Chem, 33(5): 1142-1147.
  • Hoppe M., Mikutta R., Utermann J., Duijnisveld W., Guggenberger G. (2014). Retention of sterically and electrosterically stabilized silver nanoparticles in soils.Environ Sci Technol, 48(21): 12628-12635.

2013

  • Ashraf S., A. Z. Abbasi, C. Pfeiffer, S. Z. Hussain, Z. M. Khalid, P. R. Gil, W. J. Parak and I. Hussain (2013). Protein-mediated synthesis, pH-induced reversible agglomeration, toxicity and cellular interaction of silver nanoparticles. Colloids Surf B Biointerfaces 102(0): 511-518.
  • Caballero-Díaz E., C. Pfeiffer, L. Kastl, P. Rivera-Gil, B. Simonet, M. Valcárcel, J. Jiménez-Lamana, F. Laborda and W. J. Parak (2013). The Toxicity of Silver Nanoparticles Depends on Their Uptake by Cells and Thus on Their Surface Chemistry. Particle & Particle Systems Characterization, 30(12): 1079-1085.
  • Fadeel B., N. Feliu, C. Vogt, A. M. Abdelmonem and W. J. Parak (2013). Bridge over troubled waters: understanding the synthetic and biological identities of engineered nanomaterials. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol 5(2): 111-129.
  • Filser, J., S. Wiegmann and B. Schroeder (2013). Collembola in ecotoxicology—Any news or just boring routine? Applied Soil Ecology(0).
  • Filser J., D. Arndt, J. Baumann, M. Geppert, S. Hackmann, E. M. Luther, C. Pade, K. Prenzel, H. Wigger, J. Arning, M. C. Hohnholt, J. Koser, A. Kuck, E. Lesnikov, J. Neumann, S. Schutrumpf, J. Warrelmann, M. Baumer, R. Dringen, A. von Gleich, P. Swiderek and J. Thoming (2013). Intrinsically green iron oxide nanoparticles? From synthesis via (eco-)toxicology to scenario modelling. Nanoscale 5(3): 1034-1046.
  • Pelaz B., G. Charron, C. Pfeiffer, Y. Zhao, J. M. de la Fuente, X. J. Liang, W. J. Parak and P. Del Pino (2013). Interfacing engineered nanoparticles with biological systems: anticipating adverse nano-bio interactions. Small 9(9-10): 1573-1584.
  • Rivera-Gil P., D. Jimenez de Aberasturi, V. Wulf, B. Pelaz, P. del Pino, Y. Zhao, J. M. de la Fuente, I. Ruiz de Larramendi, T. Rojo, X. J. Liang and W. J. Parak (2013). The challenge to relate the physicochemical properties of colloidal nanoparticles to their cytotoxicity. Acc Chem Res 46(3): 743-749.
  • Schlich K., T. Klawonn, K. Terytze and K. Hund-Rinke (2013). Hazard assessment of a silver nanoparticle in soil applied via sewage sludge. Environmental Sciences Europe 25(1): 17.
  • Schlich K., T. Klawonn, K. Terytze and K. Hund-Rinke (2013). Effects of silver nanoparticles and silver nitrate in the earthworm reproduction test. Environ Toxicol Chem 32(1): 181-188.
  • Van Hoecke K., K. A. De Schamphelaere, Z. Ali, F. Zhang, A. Elsaesser, P. Rivera-Gil, W. J. Parak, G. Smagghe, C. V. Howard and C. R. Janssen (2013). Ecotoxicity and uptake of polymer coated gold nanoparticles. Nanotoxicology 7(1): 37-47.

2012

  • Di Corato R., D. Palumberi, R. Marotta, M. Scotto, S. Carregal-Romero, P. Rivera Gil, W. J. Parak and T. Pellegrino (2012). Magnetic nanobeads decorated with silver nanoparticles as cytotoxic agents and photothermal probes. Small 8(17): 2731-2742.
  • Hajipour M. J., K. M. Fromm, A. A. Ashkarran, D. Jimenez de Aberasturi, I. R. de Larramendi, T. Rojo, V. Serpooshan, W. J. Parak and M. Mahmoudi (2012). Antibacterial properties of nanoparticles. Trends Biotechnol 30(10): 499-511.
  • Huang S., C. Pfeiffer, J. Hollmann, S. Friede, J. J. Chen, A. Beyer, B. Haas, K. Volz, W. Heimbrodt, J. M. Montenegro Martos, W. Chang and W. J. Parak (2012). Synthesis and characterization of colloidal fluorescent silver nanoclusters. Langmuir 28(24): 8915-8919.
  • Hund-Rinke K., K. Schlich and T. Klawonn (2012). Influence of application techniques on the ecotoxicological effects of nanomaterials in soil. Environmental Sciences Europe 24(1): 30.

2011

  • Soenen S. J., P. Rivera-Gil, J.-M. Montenegro, W. J. Parak, S. C. De Smedt and K. Braeckmans (2011). Cellular toxicity of inorganic nanoparticles: Common aspects and guidelines for improved nanotoxicity evaluation. Nano Today 6(5): 446-465.
  • Hoppe M., Utermann, J., Mikutta, R. und Guggenberger, G. (2011). Mobilitaet von Silber und Silbernanopartikeln in Boeden. Vortrag mit Publikation, DBG Jahrestagung 2011.

2010

2013
  • Hoppe, M., Utermann, J., Mikutta, R., Duijnisveld, W., Guggenberger, G. (2013). Retention von Silbernanopartikeln in Boeden. DBG Jahrestagung 2013, 7.-12. September, Rostock, Germany. [Oral]
  • Nogowski, A.; Hoppe, M.; Hachmeister, C.; Fiala, P.; Mikutta, R.; Guggenberger, G.; Utermann, J.; Stintz, M. (2013). Kolloidale Stabilitaet von beschichteten Silber-Nanopartikeln in Fluessigkeiten. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14.-15.01.2013, Frankfurt am Main, Germany. [Poster]
  • Nogowski, A.; Babick, F.; Fiala, P.; Stintz, M. (2013). Characterisation of size and stability of colloidal silver suspensions with uv/vis-spectroscopy. PARTEC 2013, 23.-25.04.2013, Nuernberg, Germany. [Poster]

2012

  • Hoppe, M.; Utermann, J.; Mikutta, R; Guggenberger, G. (2012). Mobility of silver and silver nanoparticles in soils. EUROSOIL 2012, 2.-6. Juli 2012, Bari, Italy. [Poster]
  • Hoppe, M.; Utermann, J.; Mikutta, R.; Guggenberger, G. (2012). Mobilitaet von Silber und Silbernanopartikeln in Boeden. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 13.-14.03.2012, Frankfurt/M., Germany. [Poster]
  • Nogowski, A.; Stintz, M. (2012). Charakterisierung von Silber- Nanopartikeln in Fluessigkeiten mittels UV/Vis-Spektroskopie. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 13.-14.03.2012, Frankfurt/M., Germany. [Poster]
  • Nogowski A., F. Babick, M. Stintz (2012). Charakterisierung von Nanopartikeln in Fluessigkeiten mittels UV/Vis-Spektroskopie. Fachausschuss-Partikelmesstechnik 2012, 28-29.02.2012, Bad-Duerkheim, Germany. [Oral]

2011

  • Nogowski, A.; Stintz, M. (2011). Charakterisierung von Silber- Nanopartikeln in Fluessigkeiten. 1. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 10.-11.05.2011, Frankfurt/M., Germany. [Poster]
  • Hoppe, M.; Utermann, J.; Mikutta, R.; Guggenberger, G. (2011). Silber und Silbernanopartikel in Boeden. 1. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 10.-11.05.2011, Frankfurt/M., Germany. [Poster]

All available final scientific reports of the UMSICHT consortium can be accessed via the TIB Hannover website https://www.tib.eu/en/
  • Bremen University, Center of Environmental Research and Sustainable Technology (UFT) (2013). Verbundprojekt: Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien: vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt : Verbundprojekt: UMSICHT; Koeser, Jan; Bremen University, Center of Environmental Research and Sustainable Technology (UFT) - Abt. 10; FKZ 03X0091A; TIB Hannover.
  • Hohenstein Institut fuer Textilinnovation (2013). Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt : Abschlussbericht ; BMBF-Forschungsvorhaben ; Verbundvorhaben: UMSICHT ; Classen, Edith; Hohenstein Institut fuer Textilinnovation; FKZ 03X0091B; TIB Hannover.
  • Fraunhofer-Institute for Molecular Biology and Applied Ecology (IME) (2013). Verbundprojekt: Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT : Absicht: Untersuchungen zur oekotoxilogischen Wirkung von Silbernanopartikeln - Der Weg von der Klaeranalage bis zum Eintrag in Boeden ueber die landwirtschaftliche Klaerschlammverwertung ; Abschlussbericht; Hund-Rinke, Kerstin ; Schlich, Karsten; Fraunhofer-Institut fuer Molekularbiologie und Angewandte oekologie (IME); FKZ 03X0091C; TIB Hannover.
  • Federal Environment Agency (UBA) (2013). Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT : Schlussbericht UMSICHT; Umweltbundesamt (UBA); FKZ 03X0091D; TIB Hannover.
  • TU Dresden, Institute of process engineering and environmental technology (IVU), AG Mechanical Process Engineering (MVT) (2013). Verbundprojekt: Abschätzung der Umweltgefährdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT:  Abschlussbericht; Stintz Michael, Nogowski André, TU Dresden, FKZ 03X0091E; TIB Hannover.
  • Philipps-University of Marburg, AG Biophotonics (2013). Herstellung, chemische Charakterisierung, Verhalten und Wirkung von Ag NP mit spezifischen Eigenschaften : Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt (UMSICHT); Pfeiffer, Christian ; Parak, Wolfgang; Philipps-Universitaet Marburg - Fachbereich Physik - AG Biophotonik; FKZ 03X0091E; TIB Hannover.
  • Stiftung Institut fuer Werkstofftechnik Bremen (IWT) (2013). Verbundprojekt: Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien: vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt : Verbundprojekt: UMSICHT ; Maedler, Lutz; Stiftung Inst. fuer Werkstofftechnik Bremen (IWT); FKZ 03X0091G; TIB Hannover.
  • Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) (2014). Untersuchungen zur kolloidalen Stabilität und Retention von Silbernanopartikeln in Böden (Teilprojekt des BMBF-Verbundvorhabens „UMSICHT"); Hoppe M., Utermann J., Guggenberger G., Mikutta R., Duijnisveld; Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) & UBA & LUH; FKZ 03X0091H; TIB Hannover.
  • Bremer Umweltinstitut GmbH (2013). Verbundvorhaben: UMSICHT : Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien: vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt ; Beteiligung an den Arbeitspaketen 2.1.3 "Produktspezifische Gebrauchssimulation", 2.2.1 "Erfassung der Exposition - Luft, Staub, Abrieb", 3.1 "Lebenszyklusanalyse ; Weis, Norbert; Bremer Umweltinstitut GmbH; FKZ 03X0091I; TIB Hannover.
  • CHT R. Beitlich GmbH (2013). Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT : Abschlussbericht UMSICHT Projekt; Lutz, Harald ; Conzelmann, Freddy; CHT R. Beitlich GmbH; FKZ 03X0091K; TIB Hannover.
  • RAS - rent-a-Scientist GmbH (2013). Vorhaben: Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT : Abschlussbericht ; Schneider, Gregor ; Zach, Julia ; RAS - rent-a-Scientist GmbH; FKZ 03X0091L; TIB Hannover.
  • Ostthueringische Materialpruefungsgesellschaft fuer Textil und Kunststoffe mbH (2013). Verbundvorhaben: UMSICHT : Abschaetzung der Umweltgefaehrdung durch Silber-Nanomaterialien: vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt ; Teilvorhaben: OMPG; Meister, Frank; Ostthueringische Materialpruefungsgesellschaft fuer Textil und Kunststoffe mbH, FKZ 03X0091M; TIB Hannover.
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