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Fachartikel aus Labor, Analytik und Qualitätskontrolle

03.07.2014

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Technische Nanomaterialien in der Umwelt - Analytischer Nachweis und mögliche Auswirkungen auf Organismen

Dr. Dana Kühnel Kontakt, Steffi Böhme Kontakt, Dr. Hans-Joachim Stärk Kontakt, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung


Die Nanotechnologie wird als eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts angesehen. Der Erfolg dieser Technologie beruht auf ihrer Vielseitigkeit: ob in Sonnencreme, in medizinischen Anwendungen, in elektronischen Geräten oder bei der Reinigung hochgradig verschmutzen Grundwassers, Nanotechnologie kommt in vielen Bereichen zum Einsatz. Dabei werden verschiedene Ausgangsmaterialien verwendet: Metalle, Metalloxide und -salze, organische Substanzen und auch Mischungen, beispielsweise ein metallischer Nanopartikel mit einer organischen Beschichtung.

In Abhängigkeit davon, wie ein Nanomaterial in einer bestimmten Anwendung vorliegt (z.B. frei - Sonnencreme, eingebunden in Matrix - Lacke) ist eine Freisetzung in die Umwelt mehr oder weniger wahrscheinlich und betrifft unterschiedliche Kompartimente. In der Folge kommen auch Umweltorganismen mit technischen Nanomaterialien in Kontakt. Das wirft die Frage auf, ob die Exposition mit Nanomaterialien möglicherweise negative Auswirkungen auf Umweltorganismen haben kann. Aus diesem Grund war die Wirkung von technischen Nanomaterialien auf Umweltorganismen bereits Gegenstand vieler toxikologischer Laboruntersuchungen. Daraus ergeben sich neue analytische Fragestellungen und Herausforderungen. Diese betreffen einerseits den Nachweis und die Quantifizierung von Nanomaterialien in den verschiedenen Umweltkompartimenten und -medien (Wasser, Sediment, Boden). Weiterhin ist auf Ebene der Umweltorganismen die Lokalisation der Nanomaterialien von Bedeutung, also die Frage zu klären, ob eine Anlagerung oder Aufnahme von Nanomaterialien an oder in Pflanze oder Tier stattgefunden hat.

Ist dies der Fall, so ist es auch hier von Interesse die mit den Organismen assoziierte Masse oder Anzahl an Nanopartikeln zu quantifizieren. Die Erkenntnisse aus solchen analytischen Untersuchungen helfen bei der Einordnung der beobachteten toxikologischen Effekte, beispielsweise auf Zebrabärblingsembryonen, indem man sie in Bezug zu tatsächlichen Umweltkonzentrationen setzt. Jedoch bedarf die analytische Untersuchung von Nanomaterialien noch der Entwicklung, insbesondere in Bezug auf die analytische Empfindlichkeit, die Selektivität und die räumliche Auflösung.

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