Hopp over innholdet

Skjebne i miljøet

Artikkelen tilhører Er nanoteknologi trygt?, postet 15. jun 2009

Tore Tennøe
KONTAKTPERSON:

Tore Tennøe

Nanopartiklers skjebne i miljøet vil variere, enkelte vil være lett nedbrytbare mens andre vil være stabile. Enkelte vil samle seg til større aggregater og kan da immobiliseres ved å felles ut til sedimenter. I tillegg til nedbrytning og aggregering er det viktig å vurdere andre endringer som kan påvirke egenskaper, blant annet om nanomaterialet vil tiltrekke seg andre stoffer og mobilisere disse.

Nedbrytning

Samfunnet har dårlig erfaring med en del menneskeskapte, vanskelig nedbrytbare kjemiske forbindelser. Lav nedbrytbarhet gir nemlig grunnlag for lang oppholdstid i miljøet. Dermed kan selv anvendelser som er forventet å gi lave utslipp, over tid gi opphav til skadelige konsentrasjoner. Dernest gir det også potensial for oppkonsentrering i organismer og næringskjeder.

Både metalloksider, karbonnanorør og fullerener regnes for å være lite nedbrytbare, enkelte typer fullerener finnes naturlig og er bevart i geologiske strukturer som ble dannet for millioner av år siden. I toksikologisk sammenheng omtales dette som persistens, og EUs kjemikalieforordning REACH krever informasjon om dette i forbindelse med den obligatoriske risikovurderingen for visse kjemikalier.

Spredning og oppførsel i luft

Nanopartikler i pulver, løst i væsker, eller inkorporert i faste materialer vil vanligvis ikke spres til luft av seg selv. Men flere typer anvendelser kan innebære spredning av partikler, som spray og smøreoljer. Industrien vil også kunne være en viktig kilde til luftbårne nanopartikler dersom det tillates direkte utslipp.

Nanopartikler er så små at fysiske begrep som vi er vant med, som tyngdekraft og bevegelsesenergi, har liten betydning. I utgangspunktet vil derfor luftbårne nanopartikler holde seg svevende.

Partiklene beveger seg mye og tilfeldig, gjennom såkalte Brownske bevegelser. Dette medfører at partiklene kommer i nær kontakt slik at elektromagnetiske krefter mellom partiklene, som ionebindinger, dipol-dipol- og van der Waals-krefter, kan ta kontroll. Nanopartikler har derfor en sterk tendens til å samle seg i aggregater.

Slik klumping vil gå raskere ved høy konsentrasjon fordi partikler kolliderer oftere, dette kan redusere risiko i høyeksponerte miljøer som i arbeidsmiljø. I laveksponerte miljøer kan en større andel av partiklene bestå som enkeltpartikler. Mange anvendelser krever at man aktivt motvirker aggregering, for eksempel ved å påføre et belegg eller ved aktivt å spre partiklene under tilvirkning.

Aggregeringen av nanopartikler vil ofte bremse opp når aggregatene når en størrelse på 300-500 nm. Dette er fortsatt smått nok til å trenge dypt inn i lungene ved inhalering. Forsøk i miljøer som etterligner lungevæske viser at aggregatene kan brytes opp i organismene og dermed igjen bli tilgjengelige som frie partikler.

Det mangler mye forskning om eksponering av nanopartikler via luft. Vi mangler i dag godt måleutstyr for å avdekke små partikler i lufta, en særlig utfordring er å skille nanopartikler fra andre partikler som alltid er til stede i både ute- og inneluft, ofte i konsentrasjoner opp mot 100.000 partikler per cm3.

Spredning til/i vann og jord

Bruk i grenseflater mot jord og vann eller deponering fra luft kan spre nanopartikler til vann og jord. I jord og andre porøse miljøer vil nanopartikler generelt ha en sterk tendens til å binde seg til overflater slik at de immobiliseres. Laboratorieforsøk har imidlertid vist at enkelte nanopartikler, som anatas TiO2 og fullerol unngår å bindes opp. Mekaniske, kjemiske og biologiske prosesser i jorda kan dessuten frigi partiklene igjen over tid.

I vann er nanopartiklers mobilitet i stor grad styrt av deres suspensjonsevne, men dette kan igjen påvirkes av deres evne til å klumpe seg sammen. Et eksempel på dette er C60-fulleren som i partikkelform har svært lav suspensjonsevne (<10-9 mg/l). I kontakt med vann klumper den seg, og disse kan danne konsentrasjoner opp til 100 mg/l, altså gir dette flere milliarder ganger høyere suspensjon.

Dannelsen av aggregater og andre forhold som avgjør vannløselighet påvirkes blant annet av vannets pH. Suspensjonsevnen kan også øke hvis vannet inneholder organisk materiale.

Lav vannløselighet, derimot, kan medføre at stoffer oppsamles i visse miljøer, som for eksempel sedimentene på sjøbunnen eller overflatehinnen på vann. Dette er samtidig områder for stor biologisk aktivitet.

Mens klumping kan øke mobiliteten av lite vannløselige partikler, kan effekten være motsatt for vannløselige partikler. Aggregering vil medføre at sistnevnte bindes opp og over tid felles ut til sedimenter. Denne effekten utnyttes til kjemisk rensing av avløpsvann ved å tilsette salter som gir økt aggregering og sedimentering.

I sedimenter kan partiklenes skjebne følge samme mønster som i jord, men fysiske, kjemiske og biologiske forhold kan være annerledes.

LES OGSÅ

Risikovurdering: kvalifisering for restriksjoner

Risikovurderinger er selve «navet» i samfunnets ordninger for å sikre trygg håndtering av stoffer og produkter. Om risiko blir påvist kan det blant annet medføre at stoffer forbys eller at de kan markedsføres under visse vilkår.

Les hele saken »

Kriterier for risikovurdering

Det er ikke nytt at samfunnet må håndtere stoffer som medfører risiko. En viktig huskeregel er at såfremt vi identifiserer disse stoffene og forstår deres egenskaper, så blir det også lettere å håndtere dem riktig.

Les hele saken »

Risiko og risikohåndtering

Vurderinger av egenskaper og eksponering danner grunnlaget for samfunnets håndtering av stoffer og produkter. Produkter som gir høy eksponering, for eksempel mat, er strengt regulert. Og stoffer som viser skadelige egenskaper kan bli underlagt restriksjoner – eller man etablerer rutiner for trygg håndtering.

Les hele saken »