NanoTRACK – Mobilität synthetischer Nanopartikel im wassergesättigten und variabel wassergesättigten Untergrund
Im BMBF geförderten Verbundprojekt NanoTrack (Mai 2010 bis Juli 2013) haben die beteiligten Projektpartner aus Industrie und Forschung die mögliche Freisetzung von Silber- und Titandioxid Nanopartikel aus Oberflächenbeschichtungen (Nanokomposit-Lacken) untersucht. Zudem stand auch der weitere Transport dieser freigesetzten Nanopartikel in der Umwelt bis hin zur Aufnahme durch Wasserorganismen (z.B. Fadenwürmer) im Fokus der Forschungsaktivitäten.
Um die Nanopartikel selbst in den hoch komplexen Medien auch in kleinsten Konzentrationen nachverfolgen zu können, wurden diese mit einer radioaktiven Markierung gekennzeichnet. Entsprechende Markierungsmethoden wurden entwickelt, die den Einsatz der radioaktiv-markierten Nanopartikel für Versuche im Labormaßstab für alle der Projektpartner ermöglichten. Zur Simulation des Lebenszyklus der Nanopartikel wurden Nanokomposit-Lacke einer künstlichen und damit stark beschleunigten Verwitterung unterzogen, die Zersetzungsprodukte untersucht und deren Freisetzung verfolgt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Zersetzungsprodukte der untersuchten Lackformulierungen aus Partikeln mit einer relativ breiten Größenverteilung bestehen. Der Schwerpunkt lag bei Bruchstücken zwischen 150 nm bis 250 nm, wobei aber auch Bruchstücke bis hin zum Mikrometerbereich gefunden wurden. Außerdem bestanden die Abbauprodukte nicht nur aus den ursprünglich eingesetzten Nanopartikeln, sondern enthielten auch noch Lackgrundmaterial. Der Zersetzungsprozess wurde demnach sowohl vom Lackgrundmaterial als auch vom verwendeten Nanomaterial beeinflusst.
Der Transport und die Mobilität der freigesetzten Nanopartikel in der Umwelt war daher auch stark von den individuellen Wasserbedingungen abhängig. Bei relativ hartem Wasser haben die Nanopartikel eine eher geringe Mobilität und werden schnell durch Anhaftung an Geomaterialien (z.B. Sand) und Sedimentation aus dem Wasser entfernt. Bei Wässern mit geringer Härte und auch bei Anwesenheit von natürlichen organischen Substanzen (z.B. Huminstoffen) können jedoch beträchtliche Suspensionsstabilitäten erreicht werden, was die Umweltmobilität unter Umständen signifikant erhöhen kann.
In Oberflächengewässern können insbesondere durch die Sedimentation von Nanopartikeln am Boden lebende Wasserorganismen mit diesen in Kontakt kommen und sie aufnehmen. Meist handelt es sich dabei um Biofilme, welche dann wieder als Nahrungsquelle für weitere Wasserorganismen dienen. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass z.B. Titandioxid Nanopartikel von Fadenwürmern aufgenommen werden und somit prinzipiell ein Transport in weitere Nahrungsketten nicht ausgeschlossen ist.
