Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Transformations of metal nanoparticles in the aquatic environment and threat to environmental safety

100%

Tomczyk-Wydrych I. , Rabajczyk A.

Safety & Fire Technology

|

2019

|

tom Vol. 54, iss. 2

54--68

EN

Purpose: The aim of the article is to provide information on the transformation and interaction of metal nanoparticles in the aquatic environment. Introduction: Nanotechnology is one of the leading fields of science, combining knowledge in the fields of physics, chemistry, biology, medicine, computer science and engineering. Nanoparticles of heavy metals, due to their structure and size, exhibit new important biological, chemical and physical properties, which are impossible to achieve at the level of macro- and microscopic structures. Nanoparticles of metal and metal oxides (NPMOs) are promising substances with a wide spectrum of applications in many areas. The increasing number of products based on (NPMOs) leads to the emission of an increasing amount of these substances in various forms to the environment. The presence of NPMOs in industrial and municipal sewage affects their further migration to surface waters and soils, which in turn also leads to their introduction into the food chain. Therefore, understanding the properties and behaviour of these substances in aqueous solutions is becoming a priority in the field of safety, environmental protection and human health. Methodology: The article was prepared on the basis of a review of the literature on the subject. Conclusions: Nanoparticles of metals and metal oxides are widely used in various areas of human life, which means that they constitute an increasingly important group of compounds released to the environment, including to surface waters. Nanoparticles of metal and metal oxides play an important role in the aquatic environment, affecting numerous biophysicochemical processes. However, it should be noted that many of the processes that NPMOs undergo are determined by the size of the grains and surfaces of nanoparticles, and the metals that form the basis of these nanosubstances. Processes such as agglomeration, sedimentation, sorption on the surface of organisms, oxidation and catalysis are conditioned by numerous parameters such as the presence of other substances, the acidification/alkalization of the aquatic environment, and the presence of plant and animal organisms. In order to assess the actual or potential threat to the environment or human exposure, it is necessary to explore the mechanisms and kinetics of processes occurring in the aquatic environment with respect to nanoparticles of metals and metal oxides. Knowledge of NPMOs processes in the aquatic environment is necessary to create or enhance environmental migration models.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie informacji na temat przemian i interakcji nanocząstek metali zachodzących w środowisku wodnym. Wprowadzenie: Nanotechnologia to jedna z wiodących dziedzin nauki, łącząca wiedzę z obszaru fizyki, chemii, biologii, medycyny, informatyki i inżynierii. Nanocząstki metali ciężkich, ze względu na budowę i rozmiary, wykazują nowe istotne właściwości biologiczne, chemiczne oraz fizyczne, niemożliwe do osiągnięcia na poziomie makro- i mikroskopowych struktur. Nanocząstki metali i tlenków metali są atrakcyjnymi substancjami o szerokim spektrum zastosowań w wielu dziedzinach. Wzrost produkcji wyrobów z wykorzystaniem nanocząstek metali i tlenków metali (NPMOs) sprawia, że coraz większa liczba tych substancji przedostaje się do środowiska. Obecność NPMOs w ściekach przemysłowych i miejskich wpływa na ich dalszą migrację do wód powierzchniowych oraz gleb, co w konsekwencji skutkuje także wprowadzeniem ich do łańcucha pokarmowego. Dlatego też poznanie właściwości i zachowania tych substancji w roztworach wodnych staje się priorytetem w dziedzinie bezpieczeństwa, ochrony środowiska i człowieka. Metodologia: Artykuł został opracowany na podstawie przeglądu literatury z zakresu poruszanej tematyki. Wnioski: Nanocząstki metali i tlenków metali są powszechnie stosowane w różnych dziedzinach życia człowieka, co powoduje, że stanowią coraz bardziej istotną grupę związków emitowanych do środowiska, w tym do wód powierzchniowych. Nanocząstki metali i tlenków metali odgrywają istotną rolę w środowisku wodnym, determinując liczne procesy biofizykochemiczne. Należy jednak zaznaczyć, że wiele procesów, którym ulegają NPMOs, uwarunkowana jest wielkością ziaren i powierzchni nanocząstek oraz metalami, stanowiących bazę tych nanosubstancji. Procesy takie jak aglomeracja, sedymentacja, sorpcja na powierzchni organizmów, utlenianie czy kataliza, uwarunkowane są licznymi parametrami, m. in. obecnością innych substancji, zakwaszeniem/alkalizacją środowiska wodnego, obecnością organizmów roślinnych i zwierzęcych. Konieczne jest poznanie mechanizmów oraz kinetyki procesów zachodzących w środowisku wodnym w odniesieniu do nanocząstek metali i tlenków metali w celu oszacowania rzeczywistego lub potencjalnego zagrożenia dla środowiska lub narażenia ludzi. Wiedza w zakresie procesów, jakim ulegają NPMOs w środowisku wodnym, jest niezbędna w celu stworzenie lub dopracowania już funkcjonujących modeli migracji zanieczyszczeń w środowisku.

2

Metal nanoparticles in surface waters – a risk to aquatic organisms

100%

Tomczyk-Wydrych I. , Rabajczyk A.

Safety & Fire Technology

|

2019

|

tom Vol. 54, iss. 2

70--88

EN

Purpose: The aim of this paper is to provide information on the risks posed by metal nanoparticles released into surface waters. Introduction: Currently, the use of nanoparticles of metal and metal oxides (NPMOs) is extremely popular in various industries, and in medicine and households. Nanoparticles and nanocompounds have become significant contributors to technological progress due to their physicochemical properties such as the melting point, electrical and thermal conductivity, catalytic activity, light absorption and scattering, as well as biocompatible and bactericidal properties. These functions cause their increased performance compared to their macro counterparts. However, it should be noted that the properties of nanocomponents can create new risks to the environment and consumers. Based on existing literature, a conclusion can be drawn that metal nanoparticles are a potential threat to plant and animal organisms, and humans. It is, therefore, necessary to intensify efforts to understand the mobility, reactivity and durability of nanocomponents in various environmental components, especially in the aquatic environment, and their toxicity to organisms. Methodology: This paper is a literature review. Conclusions: The increasing use of nanosubstances, in both commercial and industrial products, has caused an increasing concentration and diversity of these substances in aquatic ecosystems. Based on the analysis of literature reports, it can be concluded that the size of nanoparticles, their structure and arrangement, as well as surface properties, are subject to constant changes in the environment as a result of their interactions with other components, and of the balances shaped by a variety of geochemical and biological factors. Numerous studies conducted in recent years in the field of nanoecotoxicology have demonstrated the existence of a risk to aquatic organisms, which could lead to their impaired development and even death. Unfortunately, the lack of a standard technique for assessing the toxicity of nanoparticles in various biological systems, such as the reproductive, respiratory, nervous and gastrointestinal systems, and the developmental stages of aquatic organisms, makes it impossible to conduct such studies in a standardised fashion. Reports of the toxicity of metal and metal oxide nanoparticles in relation to various forms of living organisms warrant in-depth investigations into how these particles function in aqueous solutions and interact with standard substances.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie informacji na temat zagrożeń, jakie stanowią nanocząstki metali wprowadzane do wód powierzchniowych. Wprowadzenie: Obecnie wykorzystanie nanocząstek metali i tlenków metali (NPMOs) cieszy się ogromną popularnością w różnych gałęziach przemysłu, medycynie i gospodarstwach domowych. Nanocząstki i nanozwiązki zyskały na znaczeniu w postępie technologicznym ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne takie jak temperatura topnienia, przewodność elektryczna i cieplna, aktywność katalityczna, absorpcja i rozpraszanie światła oraz swoje biokompatybilne i bakteriobójcze własności. Cechy te powodują ich zwiększoną wydajność w stosunku do ich odpowiedników w skali makro. Należy jednak pamiętać, że właściwości, jakie posiadają nanozwiązki, mogą generować nowe ryzyko dla środowiska naturalnego oraz konsumentów. Analizując dotychczasową literaturę należy stwierdzić, że nanocząstki metali stanowią potencjalne zagrożenia dla organizmów roślinnych i zwierzęcych, w tym także człowieka. Konieczna jest zatem intensyfikacja prac, które pozwolą na zrozumienie mobilności, reaktywności i trwałości nanozwiązków w różnych komponentach środowiska, zwłaszcza w środowisku wodnym, oraz toksyczności w stosunku do organizmów. Metodologia: Artykuł został opracowany na podstawie przeglądu literatury z zakresu poruszanej tematyki. Wnioski: Rosnące wykorzystanie nanosubstancji, zarówno w produktach komercyjnych, jak i przemysłowych, determinuje coraz większe stężenie i różnorodność tych substancji w ekosystemach wodnych. Na podstawie analizy doniesień literaturowych należy stwierdzić, że wielkość nanocząstek, ich budowa i układ oraz właściwości powierzchni podlegają ciągłym zmianom w środowisku w wyniku interakcji z innymi składnikami i równowag kształtowanych przez różnorodne czynniki bio- i geochemiczne. Liczne badania przeprowadzone w ciągu ostatnich lat w dziedzinie nanoekotoksykologii wskazują na zagrożenie w stosunku do organizmów wodnych prowadzące do upośledzenia w rozwoju a nawet śmierci organizmów. Niestety, brak standardowej techniki oceny toksyczności nanocząstek w różnych układach biologicznych, takich jak układ rozrodczy, oddechowy, nerwowy, żołądkowo-jelitowy i stadia rozwojowe organizmów wodnych, powoduje brak możliwości standardowego prowadzenia takich badań. Doniesienia o toksyczności NPMOs w odniesieniu do różnych form organizmów żywych powodują, że niezbędna jest wiedza w zakresie ich funkcjonowania w roztworach wodnych oraz interakcji z podstawowymi substancjami.

3

Metal pollution of sediments in small water reservoirs in the Kielce Highland (South Eastern Poland)

80%

Sałata A. , Bąk Ł. Z. , Chmielowski K. , Rabajczyk A.

|

tom Vol. 45, no. 2

12--21

EN

The aim of the study was to evaluate the degree of pollution of bottom sediments from small water reservoirs with heavy metals on the basis of geochemical criteria: the enrichment factor and the geo-accumulation index. The investigations concerned sediment from eight small water reservoirs located in the Kielce Highland. Selected heavy metals, including cadmium, chromium, copper, lead and zinc, were determined using inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry method. Additionally, particle size distribution and the content of organic matter expressed as loss of ignition were designated. The concentration of heavy metals in sediments was characterized by a great variety. The sediments of Morawica and Rejów show very high and extremely high enrichment in Cr, Zn, Pb and Cd. The values of EF>20 indicate also an extremely high enrichment in Cd of sediments in Mostki. In addition, over 50% of the samples of sediment from Suchedniów, Kaniów, Mostki and Jaśle reservoirs (the value of EF for Cr exceeded 5) indicate a moderately high enrichment of this element. Results of the analysis of the Igeo values indicate that the tested sediments are characterized by moderately high [formula] or high [formula] pollution. The differences in individual enrichment factor and geoaccumulation index values may result in the nature of heavy metals, their pollution loads, as well as speciation forms of trace elements occurrence in sediment-water complex. These findings indicate that the integration of geochemical methods is necessary for an appropriate ecological risk assessment of heavy metals in bottom sediments.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie stopnia zanieczyszczenia osadów dennych pochodzących z małych zbiorników wodnych metalami ciężkimi. Do oceny zanieczyszczenia osadów zastosowano następujące wskaźniki: współczynnik wzbogacenia (EF) oraz indeks geoakumulacji (Igeo). Badaniom poddano osady z ośmiu małych zbiorników zaporowych zlokalizowanych na terenie Wyżyny Kieleckiej. Zawartość wybranych metali ciężkich (kadmu, miedzi, chromu, ołowiu i cynku) określono metodą atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej (ICP-OES). Dodatkowo określono skład granulometryczny osadów oraz zawartość materii organicznej – wyrażonej jako straty po prażeniu (LOI). Stężenie poszczególnych metali ciężkich w badanych zbiornikach było zróżnicowane. Osady zbiorników Morawica oraz Rejów charakteryzowały się bardzo dużym wzbogaceniem w chrom, cynk, ołów i kadm. Wyliczone wartości EF>20 wskazywały również na bardzo wysokie wzbogacenie w kadm osadów zbiornika Mostki. Ponadto, przeszło 50% przebadanych próbek osadów pochodzących ze zbiorników Suchedniów, Kaniów, Mostki i Jaśle odznaczało się umiarkowanie wysokim wzbogaceniem w chrom (EF>5). Natomiast wyniki analizy wartości indeksu Igeo wskazywały na umiarkowanie wysokie [formuła] lub wysokie [formuła] zanieczyszczenie osadów badanych zbiorników pierwiastkami śladowymi. Różnice w ocenie stopnia zanieczyszczenia osadów w oparciu o wyliczone wartości EF i Igeo mogą wynikać z samej natury pierwiastków śladowych, ładunku zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska wodnego jak również form specjacyjnych metali występujących w kompleksie woda–osad. Spostrzeżenie to implikuje konieczność integracji metod geochemicznych w ocenie ryzyka ekologicznego oraz stopnia zanieczyszczenia osadów dennych metalami ciężkimi.