(Phys.org) - Een team van Duke University heeft ontdekt dat nanodeeltjes die enkelwandige koolstofnanobuizen worden genoemd, zich snel ophopen in de bodemsedimenten van een experimentele wetland-omgeving, een actie die volgens hen indirect de aquatische voedselketen zou kunnen schaden.

De resultaten wijzen op weinig risico voor mensen die de deeltjes via het drinkwater binnenkrijgen, zeggen wetenschappers van het Duke's Center for the Environmental Implications of Nanotechnology (CEINT). Maar de onderzoekers waarschuwen dat, op basis van hun eerdere onderzoek, de neiging van de nanobuisjes om zich op te hopen in sediment zou op de lange termijn indirect de aquatische voedselketen kunnen beschadigen als de nanodeeltjes "Trojaans paard" meeliften op andere schadelijke moleculen.

De resultaten verschijnen online in het tijdschrift Milieukunde:Nano .

Koolstofnanobuizen komen snel vaker voor vanwege hun bruikbaarheid in nano-elektrische apparaten, composietmaterialen en biogeneeskunde.

De Duke-studie werd gedaan met behulp van kleinschalige replicaties van een wetland-omgeving, genaamd "mesokosmos, " waaronder bodem, sedimenten, microben, insecten, planten en vissen. Deze ecosystemen-in-a-box zijn "semi-gesloten, " wat betekent dat ze frisse lucht en regenwater krijgen, maar niet naar hun omgeving afvloeien. Hoewel dit geen perfecte weergave van een natuurlijke omgeving is, mesocosms bieden een redelijk compromis tussen het laboratorium en de echte wereld.

"De wetland-mesocosms die we gebruikten, zijn een veel betere benadering van de natuurlijke processen die constant in de omgeving plaatsvinden, " zei Lee Ferguson, universitair hoofddocent civiele en milieutechniek aan Duke. "Hoewel het onmogelijk is om te weten of onze resultaten volledig kloppen met natuurlijke ecosystemen, het is duidelijk dat de processen die we hebben gezien, door regelgevers en fabrikanten moeten worden overwogen."

Ferguson en zijn collega's doseerden de mesocosms met enkelwandige koolstofnanobuisjes en maten hun concentraties in het water, bodem en levende organismen in de loop van een jaar. Ze ontdekten dat de overgrote meerderheid van de nanodeeltjes zich snel ophoopte in het sediment op de bodem van de "vijver". Echter, ze vonden geen teken van opbouw van nanodeeltjes in planten, insecten of vissen die in de mesokosmos leven.

Hoewel dit goed nieuws is voor mensen of andere dieren om water te drinken na een mogelijke lekkage of andere besmettingsgebeurtenis, de ophoping in het sediment levert zorgen op voor zowel de in het sediment levende organismen als de dieren die ze eten. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat koolstofnanobuisjes er lang over doen om door natuurlijke processen te worden afgebroken - als ze dat al doen - en elke chemische stof die eraan bindt, kan ook niet gemakkelijk worden afgebroken.

"Deze nanodeeltjes zijn echt goed in het vastklampen aan andere moleculen, waaronder veel bekende organische verontreinigingen, " zei Ferguson. "In combinatie met hun snelle accumulatie in sediment, hierdoor kunnen problematische chemicaliën blijven hangen in plaats van verslechteren. Het nanodeeltjes-vervuilende pakket zou dan kunnen worden opgegeten door sedimentbewonende organismen in een soort 'Trojaans paard'-effect, waardoor de geadsorbeerde verontreinigingen zich ophopen in de voedselketen.

"De grote vraag is of deze verontreinigende stoffen al dan niet van de koolstofnanobuisjes kunnen worden verwijderd door het spijsverteringsstelsel van deze dieren nadat ze zijn ingenomen, " vervolgde Ferguson. "Dat is een vraag die we nu proberen te beantwoorden."