Verbleib von Metallnanopartikeln in der Umwelt

Projektlaufzeit

Oktober 2015 bis September 2018

Zielsetzung

Silber-Nanopartikel (AgNP) finden unter anderem aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung in Textilien, Wundpflastern oder Kosmetika Verwendung. Im Rahmen dieses Projektes sollte eine bereits in einem vorhergehenden Vorhaben etablierte Technik zur Abtrennung und Anreicherung von AgNP aus Umweltproben weiterentwickelt werden, sodass eine gleichzeitige Bestimmung von Konzentration und Größenverteilung der AgNP in Umweltproben möglich ist. Die Erkenntnisse über den Eintrag von Nanopartikeln ist wichtig für eine umfassende Risikobewertung von AgNP in der Umwelt. Daher sollten unterschiedliche Umweltproben untersucht werden.

Ergebnisse

Die Methode der Cloud-Point Extraktion (CPE) konnte weiter verbessert werden und ermöglicht jetzt eine noch selektivere Abtrennung der gelösten Spezies. Die Methode erlaubt aufgrund ihrer Verlässlichkeit und einfachen Handhabung erstmals ein Umweltmonitoring von AgNP im Routinebetrieb. So konnten z. B. Flusswasser, Seewasser, Meerwasser, Klärschlamm, Seesediment, Böden, Trinkwasser sowie die natürliche Bildung von AgNP aus gelösten Silberionen untersucht werden. Dabei wurden z. B. AgNP in Flusswasser der Isar detektiert, wobei geringe Konzentrationen im Bereich von 1 bis 2 ng/L mit vereinzelten Spitzen über 10 ng/L nahe Klärwerkseinleitungen gemessen wurden – ein eindeutiger Hinweis auf einen Eintrag durch den Menschen. Verglichen mit Daten zur Toxizität von AgNP in aquatischen Systemen, die erst bei hohen μg/L-Gehalten negative Effekte zeigen, gehen nach aktueller Meinung aber keine Gefahren von AgNP in der Umwelt aus.

Eine Studie zeigt außerdem, dass AgNP aus silberhaltigen Kupferrohren ins Trinkwasser freigesetzt werden können. Ihre Konzentration war jedoch so gering, dass keine Gesundheitsgefahr festgestellt wurde (1). Darüber hinaus können, wenn auch in sehr geringen Mengen, AgNP geogenen Ursprungs in Gewässern (z. B. Voralpenseen) nachgewiesen werden. Sie stammen nicht aus Klärwerken und tragen dennoch zum Eintrag von AgNP in die Umwelt bei (2). In einer weiteren Studie wurde jedoch gezeigt, dass sich AgNP (unabhängig von ihrer Oberflächenmodifikation) innerhalb von drei Tagen im Meerwasser vollständig aufgelöst haben.

Fazit

Aufgrund der geringen Konzentrationen geht derzeit insgesamt keine Gefahr von AgNP für die Umwelt aus (1, 2). Aber die Daten über AgNP in Flüssen, Seen und den Sedimenten und der Beweis der Existenz von natürlich gebildeten AgNP sind für eine Risikobewertung unverzichtbar. Die Tatsache, dass Silberspuren in Trinkwasserleitungen aus Kupfer zum Auftreten von AgNP in Trinkwasser führen kann, lässt Berechnungen und Bilanzierungen der Eintragswege von AgNP in unsere Abwassersysteme in einem neuen Licht erscheinen und sollte bei der zukünftigen Risikobewertung berücksichtigt werden.

Die vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz finanzierten Studien ergaben mehrere hochrangige Publikationen sowie populärwissenschaftliche Beiträge.