Projekt "Mobilität und Verhalten von Nanopartikeln in der Umwelt"

Projektbeschreibung und Zielsetzung

Analytik von Nanopartikeln mittels asymmetrischer Fluss-Feld-Flussfraktionierung (AF4) und nachgeschalteter ICP/MS

Angesichts der stetigen Zunahme an nanotechnologischen Produkten und Anwendungen ist davon auszugehen, dass Nanomaterialien verstärkt in die Umwelt gelangen. Zum Vorkommen von Nanomaterialien in der Umwelt gibt es bislang kaum verlässliche Daten.

Mit dem Aufbau einer Nanopartikel-Analytik am LfU sollte eine wesentliche Voraussetzung geschaffen werden, um Erkenntnisse über den Eintrag von Nanopartikeln in die Umwelt zu gewinnen. Untersuchungen verschiedener Wasserproben (Oberflächengewässer, Industrie-abwässer, Zu- und Abläufe von Kläranlagen) sollten Aufschluss über das Vorkommen von Nanopartikeln im aquatischen Bereich in Bayern geben. Ferner sollte das Verhalten synthetischer Nanopartikel im Boden untersucht werden.

Ergebnisse

Als Grundvoraussetzung für die Untersuchungen wurde ein empfindliches Verfahren zur Bestimmung von Nanopartikeln in wässrigen Umweltproben entwickelt.

Proben aus 20 bayerischen Badeseen wurden vor und während der Badesaison auf Nano-Titandioxid analysiert, das u.a. in Sonnenschutzmitteln enthalten ist. Nano-Titandioxid war im Juni nicht nachweisbar und wurde im August lediglich in vier Seen gefunden.

Nanopartikel, die spezifisch sind für Emissionen aus dem Straßenverkehr (zum Beispiel Platin, Palladium), konnten in Regenwasserproben von einem Standort mit hohem Verkehrs-aufkommen nicht nachgewiesen werden, sie wurden auch nicht im Grundwasser gefunden.

In Zu- und Abläufen einer Kläranlage mit hohem Anteil an industriellen Einleitern wurden erheblich höhere Konzentrationen und Frachten an Nano-Silber gemessen als in einer industriell weniger beeinflussten Vergleichsanlage. Charakteristische Unterschiede zwischen den Kläranlagen ergaben sich auch hinsichtlich der in den Abläufen enthaltenen Nanopartikelarten.

Bei Untersuchungen von Industrieabwässern konnte Nano-Silber in fast allen Abwässern nachgewiesen werden. Aluminium, Eisen, Kupfer und Zink in nanoskaliger Form waren ebenfalls weit verbreitet. Die höchsten Frachten an Nano-Silber fanden sich in Abwässern von Chemiebetrieben, Leuchtmittelherstellung, Maschinenbau und Textilindustrie.

Nano-Silber, Nano-Platin und Nano-Ceroxid sind im Boden mobil, wenn auch nur in eher geringem Umfang.

Fazit

Die Untersuchungen ergeben einen ersten Überblick über das Vorkommen von Nano-partikeln im aquatischen Bereich. Badeseen, Regenwasser und Grundwasser enthalten überwiegend Nanopartikel von Elementen, die natürlicherweise weit verbreitet sind. Nano-Titandioxid aus Sonnenschutzmitteln wird beim Baden offenbar nur in geringem Umfang freigesetzt.

Hinweise auf Einträge anthropogen erzeugter Nanopartikel in die Umwelt ergaben sich bei Untersuchungen der Zu- und Abläufe von Kläranlagen sowie von industriellen Abwässern.

Die Untersuchungen zum Verhalten synthetischer Nanopartikel im Boden bestätigen Vermutungen, dass nanoskalige Materialien durch Adsorption weitgehend zurückgehalten und immobilisiert werden.