Onderzoek aan de Oregon State University heeft nieuw licht geworpen op de manier waarop een steeds vaker voorkomend onderdeel van een consumentenproduct - zilveren nanodeeltjes - de behandeling van afvalwater mogelijk kan verstoren.

De bevindingen suggereren dat conventionele toxiciteitstestmethoden voor zilverconcentraties in zuiveringsinstallaties resultaten kunnen opleveren die een vals gevoel van veiligheid opleveren.

Het onderzoek is belangrijk omdat als zilver, die breedspectrum antibacteriële eigenschappen heeft, dwarsboomt het werk van de nuttige bacteriën van de plant, dan komen er te veel voedingsstoffen in de waterlopen terecht.

Dat kan op zijn beurt leiden tot eutrofiëring:een overvloed aan voedingsstoffen in een watermassa die resulteert in een explosie van vegetatie, zoals een algenbloei, en het uitknijpen van het dierenleven door een gebrek aan zuurstof.

"Zilveren nanodeeltjes worden verwerkt in een reeks producten, waaronder wondverbanden, kleding, waterfilters, tandpasta en zelfs kinderspeelgoed, " zei corresponderende auteur Tyler Radniecki, een assistent-professor milieutechniek bij OSU. "De nanodeeltjes kunnen door wassen of gewoon regelmatig gebruik van het product in afvalwaterstromen terechtkomen."

Het werk van Radniecki en medewerkers van het College of Engineering keken naar zilveren nanodeeltjes, het ionische zilver dat ze afgeven en een ammoniak-oxiderende bacterie, Nitrosomonas europaea .

Ammoniak-oxiderende bacteriën, of AOB, zijn cruciaal omdat ze ammoniak omzetten in nitriet om te beginnen met het verkrijgen van een van die voedingsstoffen, stikstof, uit het afvalwater. De studie keek naar zowel vrij zwevende, of plankton, N. europaea en ook de biofilms die ze creëren.

Het OSU-onderzoek bevestigde eerdere waarnemingen dat biofilms beter in staat zijn dan planktonbacteriën om de effecten van zilver af te weren.

"Biofilms vertoonden een hogere weerstand voor meerdere factoren, " zei Radniecki. "Een was gewoon meer massa cellen, en de bovenste laag cellen fungeerde als een opofferingsschild waardoor de bacteriën eronder niet werden geremd. Trage groeisnelheden waren ook een bescherming tegen zilvertoxiciteit, omdat de enzymen die zilver voorkomt dat ze zich omdraaien, niet zo vaak worden omgedraaid."

Belangrijker, het werk onthulde een nieuwe rimpel:dat de remming van AOB's ammoniak-omzettingsvermogen meer een functie is van de blootstellingstijd aan zilver dan het niveau van de zilverconcentratie.

"De meeste onderzoeken naar de remming van biofilms in afvalwater door nanodeeltjes zijn uitgevoerd in kortdurende blootstellingsscenario's, minder dan 12 uur, " zei Radniecki. "Ook, ze hebben evenveel tijd gebruikt voor hydraulisch verblijf en slibretentie."

Het probleem daarmee, hij legt uit, is dat in een zuiveringsinstallatie die biofilms gebruikt, de slibretentietijd - de tijd dat de bacteriën in de plant zijn - zal veel groter zijn dan de hydraulische verblijftijd, d.w.z. de tijd dat het afvalwater in de installatie is.

"Dat staat toe, overuren, voor de ophoping en concentratie van metaalverontreinigingen, inclusief ionisch zilver en zilveren nanodeeltjes, " zei Radniecki, bij wie gewerkt werd met blootstellingstijden van 48 uur. "De geïmmobiliseerde biofilmcellen worden blootgesteld aan een veel groter volume water en massa verontreinigingen dan de planktoncelsystemen. Wat dat betekent is, de resultaten van onderzoeken naar blootstelling op korte termijn houden mogelijk geen rekening met de verwachte ophoping van zilver in de biofilm; monitoren van afvalwaterinstallaties onderschatten mogelijk de potentiële toxiciteit van langdurige, situaties met lage concentratieblootstelling."