Наночастицы в сточных водах токсичны для ракообразных и рыб
Использование наночастиц в потребительских товарах (текстиль, продукты питания, средства личной гигиены) растет. Их уникальные свойства обусловлены малым размером (1 нм = 10⁻⁹ м). В окружающей среде наночастицы трансформируются, образуя агрегаты с другими частицами, что меняет их физико-химические свойства. Их трансформация в процессе очистки сточных вод и влияние на пресноводные и морские организмы до сих пор были мало изучены.
Повышенная смертность морских ракообразных
Исследователи из Норвежского института исследований воды (NIVA) и SINTEF изучили поведение наночастиц серебра (Ag) и диоксида титана (TiO₂) в очистных сооружениях и их влияние на организмы. В лабораторной модели очистной станции использовали осадок из реальной станции Норвегии. В течение 5 недель добавляли экологически релевантные концентрации наночастиц Ag и TiO₂, а затем оценивали влияние очищенных стоков на организмы и клетки жабр радужной форели.
- Морской веслоногий рачок (Tisbe battagliai): смертность увеличилась на 20–45%.
- Пресноводная дафния (Daphnia magna): неблагоприятных эффектов не обнаружено.
Разница, вероятно, связана с разными способами питания: D. magna фильтрует воду, а T. battagliai питается у дна, где оседают твердые частицы, ассоциированные с наночастицами, и поэтому с большей вероятностью их поглощает.
Влияние на виды водорослей
Реакция на очищенные стоки с наночастицами была видоспецифичной:
- Морская водоросль (Skeletonema pseudocostatum): ингибирование роста на 20–40%.
- Пресноводная водоросль (Raphidocelis subcapitata): стимуляция роста на 40%, сопровождавшаяся увеличением агрегации клеток (возможный защитный механизм).
Различия могут быть связаны с размером клеток, площадью поверхности и составом клеточной стенки.
Повышенная проницаемость клеток жабр рыб
Экспозиция очищенными стоками с наночастицами в in vitro модели клеточной линии жабр привела к:
- Увеличению количества активных форм кислорода (молекул, повреждающих клетки).
- Повышению проницаемости клеток жабр, что нарушает барьерную функцию.
Концентраций наночастиц Ag и TiO₂ в стоках было недостаточно для объяснения эффекта в одиночку. Ответ, вероятно, вызван комбинацией наночастиц и других стрессоров в сложной смеси сточных вод.
Важность трансформации наночастиц
Исследование проводилось на наночастицах, трансформированных в процессе очистки сточных вод, что более релевантно для реальной среды. Повышенная токсичность трансформированных наноматериалов указывает, что их эффекты нельзя предсказать, изучая только исходные (pristine) наночастицы. Это подчеркивает важность понимания их поведения, трансформации в окружающей среде и взаимодействия с организмами. Будущие исследования должны учитывать трансформацию наночастиц и фокусироваться на долгосрочных исследованиях воздействия в релевантных условиях.