Verhalten synthetischer Nanopartikel in der Umwelt

Nanotechnologie findet in vielen Bereichen der modernen Industrie Anwendung. Aufgrund Ihrer einzigartigen Eigenschaften wird von Nanomaterialien mit Teilchengrößen von 1 100 nm eine Revolution des Alltags erwartet. Durch die ständig steigende Nutzung von Nanopartikeln in vielen kommerziellen Produkten (z.B. Kosmetik, Sonnenschutz, Beschichtungen, ) erhöht sich aber der Eintrag dieser Materialien in die Umwelt, sei es durch Freisetzung während der Erzeugung, oder durch die Anwendung der finalen Produkte. Diese Einträge in die Umwelt können ein Problem darstellen, weil sich nicht alle Nanomaterialien inert verhalten. Beispielsweise kann der Kontakt mit menschlichen Zellen oder die Absorption durch Organismen zu toxischen Effekten führen. Über die Auswirkungen der Nanopartikel-Einträge auf die Umwelt gibt es derzeit nur unzureichendes Wissen, insbesondere über das Verhalten von Nanopartikel in natürlichen Böden. Der Grund dafür sind im Boden vorkommende natürliche Nanopartikel, welche die Bestimmung von synthetisch hergestellten Nanopartikeln in Böden negativ beeinflussen, und damit systematische wissenschaftliche Untersuchungen verhindern. Um die Auswirkungen von künstlich hergestellten Nanopartikeln auf die Umwelt beurteilen zu können, müssen daher folgende Herausforderungen gelöst werden: 1) es muss eine Möglichkeit gefunden werden das Verhalten dieser extrem kleinen Partikel in Böden zu verfolgen, und 2) eine zuverlässige Methode für die Bestimmung von Nanopartikel in realistischen Konzentrationsbereichen in Gegenwart natürlicher Bodeninhaltsstoffe gefunden werden. Im vorliegenden Projekt sollen diese Probleme durch den Einsatz von Isotopen-markierten Nanopartikeln in Kombination mit einer innovativen und leistungsfähigen Analytik gelöst werden. In einem ersten Schritt werden CuO Nanopartikel hergestellt, welche zur Unterscheidung von natürlich vorkommenden Partikeln Abweichungen im Isotopenverhältnis zeigen sollen, und anschließend verschiedenen Böden zugesetzt. In weiterer Folge sollen Interaktionen der Nanopartikel mit Bodenbestandteilen untersucht werden, und Antworten auf folgende Fragen gefunden werden: wie wandern die Nanopartikel durch den Boden, entstehen lokale Akkumulationen, kommt es zur Umwandlung in lösliche Spezies? Voraussetzung dafür ist die Anwendung einer robusten Analytik zur Detektion der Cu-Isotope, welche in diesem Projekt entwickelt werden soll. Ziel des Projekts ist es laufende Forschung zur Bestimmung der Auswirkungen von Nanopartikeln- Einträgen in die Umwelt zu unterstützen, insbesondere sollen Vorhersagen über das Verhalten von Nanopartikeln in der Umwelt abgeleitet werden, bzw. grundlegende Kenntnisse für allfällige Regulierungen in der Nutzung von Nanomaterialien erarbeitet werden.