Nanopartikel aus Silber sind unter Umweltbedingungen nicht sehr beständig und verändern sich durch den Einfluss verschiedener Faktoren (Alterung). Ein wichtiger Faktor ist die Löslichkeit der Partikel, welche in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen Silber-Ionen freisetzen können.

 

Ein wesentliches Merkmal für eine Abschätzung des Umweltverhaltens von Nanomaterialien ist ihre Stabilität in der Umwelt. Vereinfacht wird davon ausgegangen, dass eine hohe Stabilität zu einer hohen Anreicherung in der Umwelt und zu einem besseren Transportverhalten führt. Silber Nanopartikel werden hierbei als nicht stabil eingeschätzt. In wässriger Umgebung neigen sie zur Auflösung bzw. zu chemischen Reaktion mit Stoffen in der Umgebung. Dabei entscheidet das Zusammenspiel von Umgebung (z.B. pH-Wert) und Partikeleigenschaften (z.B. Oberflächenmodifikation) darüber, ob und wie schnell bestimmte Prozesse (z.B. Sedimentation) ablaufen. Gelöster organischer Kohlenstoff beeinflusst beispielsweise die Löslichkeit von Silber und dadurch sowohl das Verhalten der Partikel und auch deren Wirkung auf Umweltorganismen. Gleichermaßen kann auch die Art der Oberflächenmodifizierung des Nano Silber das Verhalten in Bezug auf Löslichkeit und Agglomeration verändern [1,2].

 Bunte Häuserfassaden © huxflux / fotolia.com

Freisetzung aus Fassadenfarbe

Die Freisetzung von Silber Nanopartikeln aus Fassadenfarbe nach Simulation von typischen Umweltbedingungen (Regen, UV-Licht) wurde untersucht. Nach einem Jahr wurde ca. 30 % des ursprünglich in der Farbe enthaltenen Silbers ausgewaschen. Die freigesetzten Nanopartikel lagen nicht einzeln vor, sondern waren in Reste der Farbmatrix eingebettet (vgl. Querschnittsthemen – Nanopartikel in Farben) [3].

 

Verhalten in Kläranlagen/Abwasser

Kläranlage von obenKläranlage von obenÜber Kläranlagen, in denen verschmutztes Abwasser aus Haushalten oder der Industrie gereinigt wird, können auch theoretisch Nanomaterialien in die Umwelt gelangen, z.B. über das gereinigte Abwasser oder über Klärschlamm, der in einigen Regionen als Dünger auf Felder ausgebracht wird. Zuallererst ist die Freisetzung von Nano Silber von der Einarbeitung in das jeweilige Produkt abhängig (vgl. Querschnittsthemen – Nanopartikel in Textilien).

So wurde im Rahmen des Projekts UMSICHT für Silber-haltige Textilien gezeigt, dass einige Produkte fast kein Silber freigesetzt haben, wohingegen aus anderen sehr viel Silber in das Abwasser gelangen konnte. Freigesetztes Nano Silber wird anschließend effektiv durch die Abwasserkanäle in die Kläranlage transportiert. Die befürchtete Störung der bakteriellen Reinigung des Abwassers innerhalb der Kläranlage hat sich jedoch bisher nicht bestätigt. Weiterhin werden Silber Nanopartikel effektiv aus dem Abwasser abgetrennt bzw. unterliegen Auslösungs- und Veränderungsprozessen. Der Großteil der Partikel wird an Feststoffe gebunden und landet somit im Klärschlamm (vgl. Querschnittsthemen – Nanopartikel in der Kläranlage) [4-8].Querschnitt Gras und Boden. © andreusK / fotolia.com

 

Verhalten in Böden

Das Verhalten von Nanomaterialien in Böden lässt sich nur sehr schwer untersuchen, weil geeignete Methoden fehlen. Sowohl die Beschaffenheit der Silber Nanopartikel als auch die des Bodens kann stark variieren, was sich gleichermaßen auf die Interaktion zwischen den beiden Komponenten auswirkt. So wurde bei einem Vergleich von 16 natürlichen Böden festgestellt, dass die Verteilung und Löslichkeit von Nano Silber je nach Bodentyp stark variierte. Die Verteilung des Nano Silber in Böden unterscheidet sich deutlich von der Art der Verteilung sowohl des gelösten Silbers als auch gröberer Silber-Partikel [9,10].

 

 

Silber Nanopartikel sind unter Umweltbedingungen als nicht sehr stabil einzuschätzen. Eine Vielzahl von Prozessen führt zur Auflösung bzw. Veränderung der Partikeloberfläche. Dabei entscheiden sowohl die Umweltbedingungen als auch die Partikelcharakteristika, ob und wie schnell diese Prozesse ablaufen.

 

 

Literatur arrow down

  1. Kennedy, AJ et al. (2012), Environ Sci Technol, 46(19): 10772-10780.
  2. Tejamaya, M et al. (2012), Environ Sci Technol, 46(13): 7011-7017.
  3. Kaegi, R et al. (2010), Environ Pollut, 158(9): 2900-2905.
  4. Kaegi, R et al. (2013), Water Res, 47(12): 3866-3877.
  5. Doolette, CL et al. (2013), Chem Cent J, 7(1): 46.
  6. Li, LXY et al. (2013), Environ Sci Technol, 47(13): 7317-7323.
  7. Kim, B et al. (2010), Environ Sci Technol, 44(19): 7509-7514.
  8. Kaegi, R et al. (2011), Environ Sci Technol, 45(9): 3902-3908.
  9. Cornelis, G et al. (2012), Soil Sci Soc Am J, 76(3): 891-902.
  10. Cornelis, G et al. (2010), Environ Chem, 7(3): 298-308.

 

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