Een team van onderzoekers onder leiding van wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) van het Department of Energy heeft een nieuw mechanisme ontdekt dat helpt verklaren hoe zware metalen kunnen fungeren als zowel een bron van milieuvervuiling als een potentieel risico voor de menselijke gezondheid.

De bevindingen van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Science and Technology, laten zien dat zware metalen op nanoschaal een uniek grensvlak met water kunnen vormen, wat leidt tot onverwacht gedrag dat hun lot en transport in het milieu aanzienlijk kan beïnvloeden.

"Dit werk biedt nieuwe inzichten in het gedrag van zware metalen in het milieu en heeft belangrijke implicaties voor het begrijpen van hun potentiële risico's voor de menselijke gezondheid", zegt Jiuhui "Jeff" Li, een materiaalwetenschapper van PNNL en corresponderend auteur van het onderzoek.

Zware metalen zijn een groep elementen met een relatief hoge dichtheid en atoomgewicht. Van sommige zware metalen, zoals lood, kwik en cadmium, is bekend dat ze giftig zijn en ernstige gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken als ze in het milieu terechtkomen of door mensen worden ingenomen.

Traditioneel werd aangenomen dat zware metalen relatief immobiel zijn in het milieu en een relatief laag risico voor de menselijke gezondheid vormen. Recente onderzoeken hebben echter aangetoond dat zware metalen mobieler kunnen zijn dan eerder werd gedacht, en dat ze zelfs in lage concentraties een aanzienlijk risico voor de menselijke gezondheid kunnen vormen.

De bevindingen van het team laten zien dat zware metalen op nanoschaal een uniek grensvlak met water kunnen vormen, wat leidt tot onverwacht gedrag dat hun lot en transport in het milieu aanzienlijk kan beïnvloeden.

Op nanoschaal kunnen watermoleculen een gestructureerde laag rond zware metaalionen vormen, waardoor de oppervlakte-eigenschappen van het zware metaal veranderen en het mobieler worden. Door deze verhoogde mobiliteit kunnen zware metalen gemakkelijker door het milieu reizen en het menselijk lichaam binnendringen.

Het team ontdekte ook dat het unieke grensvlak tussen zware metalen en water ook van invloed kan zijn op de manier waarop zware metalen interageren met andere chemicaliën en mineralen. Dit kan een aanzienlijke impact hebben op het lot en de toxiciteit van zware metalen in het milieu.

"Onze bevindingen bieden een nieuw inzicht in het gedrag van zware metalen in het milieu en hebben belangrijke implicaties voor het begrijpen van hun potentiële risico's voor de menselijke gezondheid", aldus Li. "Wij geloven dat dit werk zal leiden tot nieuwe manieren om de risico's van zware metalen te beperken en de menselijke gezondheid te beschermen."

Naast PNNL bestond het onderzoeksteam uit wetenschappers van de Universiteit van Nebraska-Lincoln, de Universiteit van South Carolina en de Universiteit van Californië, Berkeley.