Исследования Университета штата Орегон пролили новый свет на то, как все более распространенный компонент потребительских товаров - наночастицы серебра - может потенциально мешать очистке сточных вод.
Выводы показывают, что традиционные методы тестирования на токсичность концентрации серебра на очистных сооружениях могут давать результаты, дающие ложное чувство безопасности.
Исследование важно, потому что, если серебро, обладающее широким спектром антибактериальных свойств, мешает работе полезных бактерий растений, то слишком много питательных веществ попадает в водные пути.
Это, в свою очередь, может привести к эвтрофикации: переизбытку питательных веществ в водоеме, что приводит к взрыву растительности, например, цветению водорослей, и выдавливанию животных из-за нехватки кислорода.
«Серебряные наночастицы включаются в ряд продуктов, включая перевязочные материалы для ран, одежду, фильтры для воды, зубную пасту и даже детские игрушки», - сказал соответствующий автор Тайлер Раднеки, доцент кафедры экологической инженерии в OSU. «Наночастицы могут попасть в потоки сточных вод при стирке или просто при регулярном использовании продукта».
В работе Раднецкого и его сотрудников из Инженерного колледжа рассматривались наночастицы серебра, выделяемое ими ионное серебро и бактерия, окисляющая аммиак, Nitrosomonas europaea.
Окисляющие аммиак бактерии, или AOB, имеют решающее значение, поскольку они превращают аммиак в нитриты, чтобы начать процесс извлечения одного из этих питательных веществ, азота, из сточных вод. В исследовании рассматривались как свободно плавающие, или планктонные, N. europaea, так и образуемые ими биопленки.
Исследование OSU подтвердило более ранние наблюдения о том, что биопленки лучше, чем планктонные бактерии, способны отражать воздействие серебра.
«Биопленки показали более высокую устойчивость к множеству факторов», - сказал Раднецкий. «Одна из них была просто большей массой клеток, и верхний слой клеток действовал как жертвенный щит, который позволял бактериям ниже не подавляться. не так часто переворачиваюсь."
Что еще более важно, работа выявила новый недостаток: ингибирование способности AOB к превращению аммиака в большей степени зависит от времени воздействия серебра, чем от уровня концентрации серебра.
«Большинство исследований, изучающих ингибирование биопленок сточных вод с помощью наночастиц, были проведены в сценариях кратковременного воздействия, менее 12 часов», - сказал Раднецкий. «Кроме того, они использовали одинаковое количество времени для гидравлического удержания и удержания шлама."
Проблема с этим, объясняет он, заключается в том, что на очистных сооружениях, использующих биопленки, время удержания ила - время пребывания бактерий в установке - будет намного больше, чем время гидравлического пребывания, т. е. время сточные воды находятся на заводе.
«Это позволяет со временем накапливать и концентрировать металлические загрязнители, в том числе ионное серебро и наночастицы серебра», - сказал Раднецкий, чья работа включала время воздействия 48 часов. «Иммобилизованные клетки биопленки подвергаются воздействию гораздо большего объема воды и массы загрязняющих веществ, чем системы планктонных клеток. Это означает, что результаты исследований кратковременного воздействия могут не учитывать ожидаемое накопление серебра в биопленке; наблюдатели за очистными сооружениями могут недооценивать потенциальную токсичность при длительном воздействии низких концентраций».
Национальный научный фонд поддержал это исследование, и его результаты были опубликованы в Chemosphere.