Wpływ nanocząstek tlenku glinu zawartych w ściekach na ekotoksyczność, genotoksyczność i zaburzenia hormonalne u organizmów wodnych

Tytuł projektu: Wpływ nanocząstek tlenku glinu zawartych w ściekach na ekotoksyczność, genotoksyczność i zaburzenia hormonalne u organizmów wodnych
Kierownik projektu: Nina Doskocz, dr, adiunkt, Zakład Biologii
Jednostka realizująca: Wydział Instalacja Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska
Okres realizacji: 2023-2025
Źródła finansowania: konkurs “YOUNG PW” w ramach realizacji w Politechnice Warszawskiej programu „Inicjatywa doskonałości – uczelnia badawcza”

Opis projektu:

Wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne nanocząstek (ang. nanoparticles, NPs) sprawiły, że znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach, m. in. medycynie, biotechnologii, ochronie środowiska, motoryzacji czy budownictwie. Przy tak szerokim zastosowaniu NPs w produktach komercyjnych, nieunikniona jest ich emisja do ścieków a tym samym do oczyszczalni ścieków (Rysunek 1), gdzie mogą oddziaływać na mikroorganizmy biorące udział w biologicznych procesach oczyszczania i tym samym wpływać na ich efektywność.

Rysunek 1. Drogi migracji nanocząstek srebra Ag uwalnianych ze środków biobójczych. Linie ciągłe ze strzałkami przedstawiają przepływ nanosrebra. Linie przerywane wskazują różne elementy środowiska. TUO: Termiczna utylizacja odpadów. OŚ: oczyszczalnia ścieków [1].

Nieliczne dane wykazały, że nanocząstki ZnO niekorzystnie wpływały na biologiczne procesy usuwania azotu i fosforu, w tym na bakterie denitryfikacyjne oraz mikroorganizmy odpowiedzialne za eliminację fosforu tzw. bakterie PAO (ang. polyphosphateaccumulating organisms, PAO). Najszerzej badano jednak działanie nanocząstek srebra i tytanu. Wynika to z faktu, iż są one powszechnie stosowane do dezynfekcji urządzeń w domu, placówkach medycznych oraz w przemyśle spożywczym. Chociaż oczyszczalnie ścieków (OŚ) są uważane za potencjalne źródło nanocząstek w środowisku, w piśmiennictwie jednak niewiele jest danych o ich szkodliwym oddziaływaniu na osad czynny i wpływie ścieków z NPs (zarówno surowych jak i oczyszczonych) na ekotoksyczność, genotoksyczność czy zaburzenia hormonalne u organizmów w ekosystemach wodnych. Wychodząc naprzeciw unijnym wymogom dotyczącym konieczności rozszerzenia badań dotyczących NPs i utworzenia ekotoksykologicznych baz danych dla używanych i nowo produkowanych nanomateriałów, celem projektu będzie: ocena ekotoksyczności, genotoksyczności i zaburzeń hormonalnych w wyniku narażenia na ścieki z dodatkiem nanocząstek tlenku glinu (Al₂O₃NPs) w stosunku do wybranych organizmów wodnych. Do badań wybrano nanocząstki tlenku glinu, gdyż są coraz częściej wykorzystywane w celach komercyjnych jak również przez przemysł chemiczny i wojskowy. Dane o ich szkodliwości natomiast są nieliczne, a ryzyko potencjalnego uwolnienia do środowiska wysokie. Analizie zostaną poddane próbki syntetycznych ścieków bytowych z Al₂O₃NPs oraz Al₂O₃ (forma makro tego związku, układ kontrolny) – surowych (przed biologicznym oczyszczeniem) oraz oczyszczonych.

Zakres badań obejmował będzie ocenę wpływu ścieków na:

• Wzrost bakterii, grzybów, glonów i roślin wyższych
• Przeżywalność skorupiaków
• Genotoksyczność bakterii
• Zaburzenia hormonalne drożdży (test YES-YAS)

W celu charakterystyki Al₂O₃NPs oraz oceny korelacji pomiędzy szkodliwością cząstek a ich właściwościami fizykochemicznymi, badane próbki ścieków podane zostaną analizie z wykorzystanym metody spektrometrii mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ang. inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP MS).

Projekt będzie realizowany przy współpracy z Wydziałem Chemicznym Politechniki Warszawskiej.