Über das Umweltverhalten von Cerdioxid Nanopartikel gibt es derzeit nur wenige Informationen. Die Nanopartikel unterliegen unterschiedlichen Transport- und Transformationsprozessen, die deren Verhalten in Wasser, Boden und Luft maßgeblich beeinflussen.

 

pH Skala (c) DaNa TeampH Skala (c) DaNa Team

Unter den vorherrschenden Bedingungen in natürlichen Gewässern setzen Cerdioxid Nanopartikel (CeO2) keine Ionen frei. Allerdings hängt die Löslichkeit sowie die Beweglichkeit der Cerdioxid Nanopartikel vom pH-Wert der jeweiligen Umgebung ab. Saure Bedingungen (pH-Werte unter 5), wie sie in einigen natürlichen Gewässern und auch im sauren Regen auftreten, verstärken drastisch die Ionenfreisetzung. Zudem behindert eine saure Umgebung die Beweglichkeit der Cerdioxid Nanopartikel und fördert dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Bindung an andere Materialien.

Im Gegensatz führen neutrale oder basische Bedingungen, welche in den meisten europäischen Gewässern vorherrschen, zu einer guten Beweglichkeit der Nanopartikel und der Transport wird durch natürliche organische Stoffe gefördert [1-3].

 

Im Boden wird die Beweglichkeit der Cerdioxid Nanopartikel sowohl durch die Zusammensetzung des Bodens als auch durch die Beschichtung der Nanopartikel beeinflusst. Die Cerdioxid Nanopartikel binden bevorzugt an Phosphate (z. B. Komponenten des Düngemittels), was deren Beweglichkeit erhöht [4,5].

 

Kläranlage von oben © MariuszSzczygie / fotolia.comKläranlage von oben © MariuszSzczygie / fotolia.com

In einer Laborstudie wurde eine Modellkläranlage eingesetzt, um mittels konventioneller Abwasserbehandlungsverfahren die Entfernung von Metalloxid Nanopartikel aus dem Abwasser zu untersuchen. In den meisten Fällen wurden die Nanopartikel durch direkte Bindung an den Klärschlamm wirksam aus dem Abwasser entfernt. In diesem Modellversuch verbleiben nur 6 % der ursprünglichen Cerdioxid Nanopartikel im Abwasser und werden aus der Kläranlage ausgeleitet. In Deutschland wird Klärschlamm entweder verbrannt und verbleibt in der Asche oder wird auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgebracht. Davon ausgehend sollte sich der Hauptanteil an nanoskaligem Cerdioxid im Boden ablagern (vgl. Artikel Cerdioxid - Exposition Umwelt).

 

Allerdings stellen Nanopartikel Suspensionen mit stabilisierenden Bestandteilen (z.B. Huminsäuren) eine größere Herausforderung für die Abwasserbehandlung dar. Die Nanopartikel sind schwer zu entfernen, da zum einen die stabilisierenden Bestandteile die Bindung der Nanopartikel an die Bakterien im Klärschlamm behindert. Zum anderen helfen unterschiedliche Bestandteile des Abwassers dabei, die Cerdioxid Nanopartikel in Lösung zu halten, so dass die Sedimentation der Nanopartikel gegenüber reinem Wasser verringert ist [6,7].

 

Derzeit liegen keine Informationen über das Verhalten von Cerdioxid Nanopartikeln nach einer Freisetzung in die Luft vor. Für z.B. Dieselabgase wird ein Auswaschen der Partikel aus der Luft durch Regen angenommen.

 

Insgesamt setzen Cerdioxid Nanopartikel unter vorherrschenden Umgebungsbedingungen keine Ionen frei. Die Beweglichkeit nicht-veränderter Cerdioxid Nanopartikel in Böden ist gering und aus dem Abwasser lässt sich der Großteil der Nanopartikel mittels konventioneller Abwasserbehandlungsverfahren gut entfernen.

 

 

Literatur arrow down

  1. Dahle J et al. (2015), Chemosphere, 119: 1365-1371.
  2. Li, Z et al. (2011), Water Res, 45: 4409-4418.
  3. Petosa, AR et al. (2013), Water Res, 47: 5889-5900.
  4. Cornelis, G et al. (2011), Environ Sci Technol, 45, 2777–2782.
  5. Quik, JTK et al. (2010), Chemosphere, 81: 711-715.
  6. Limbach, LK et al. (2008), Environ Sci Technol, 42(15): 5828-5833.
  7. Dahle J et al. (2015), Chemosphere, 119: 1365-1371.
  8. Gomez-Rivera F et al. (2012), Bioresour Technol, 108: 300-304.

 

 

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