Наночастицы могут распространяться в природной среде

Лабораторные эксперименты с многостенными углеродными нанотрубками (MWNTs), перспективными для промышленности, показали их значительный потенциал к рассеиванию в водной среде, особенно в присутствии природных органических материалов.

При смешивании с природным органическим веществом (NOM) из воды реки Суванни (относительно чистая река в Джорджии) MWNTs остаются во взвешенном состоянии более месяца, что повышает вероятность их переноса в окружающей среде. Исследование провели в Технологическом институте Джорджии.

«Мы обнаружили, что природное органическое вещество эффективно удерживает нанотрубки во взвешенном состоянии в воде», — заявил Джэхонг Ким, доцент Школы гражданского и экологического строительства.

Исследование будет опубликовано в январе в журнале Американского химического общества Environmental Science & Technology.

В лаборатории сравнивали поведение MWNTs в разных водных средах:

  • Вода без органики: нанотрубки быстро оседали, вода становилась прозрачной менее чем за час.
  • 1% раствор поверхностно-активного вещества SDS: вода сразу становилась тёмной и мутной. Через день часть нанотрубок оставалась во взвеси, вода была светло-серой.
  • Вода с коммерческим образцом NOM из реки Суванни: вода была тёмной и мутной, постепенно светлела после 4 дней отстаивания. Часть MWNTs оставалась во взвеси более месяца.
  • Реальная проба воды из реки Суванни: результаты были аналогичны коммерческому образцу NOM.

Анализ с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM) показал, что в образцах с NOM большинство MWNTs были диспергированы индивидуально, а не в виде кластеров. «Такая индивидуальная дисперсия может повышать вероятность их переноса в природной среде», — пояснил Ким.

В свете этих выводов исследователи расширили работу на другие наноматериалы: одностенные углеродные нанотрубки и молекулы C60 («бакиболлы»). Они также изучают другие источники NOM и условия смешивания.

«Природное органическое вещество гетерогенно, это сложная смесь из растений и микроорганизмов, в значительной степени неопределённая и изменчивая в зависимости от источника. Поэтому нам необходимо продолжать изучение», — отметил Ким.

В смежных исследованиях команда Кима изучает другие аспекты поведения наноматериалов в воде, включая фотохимические и химические реакции коллоидных агрегатов C60, с целью понять экологические последствия нанотехнологий.