Sitnije od tisućinke vlasi kose, metalne nanočestice nalazimo u nizu proizvoda, od tekstila i kozmetike, do elektronike.

Nakon uporabe završavaju u odvodima, a velika većina njih „uhvati” se u mulju tijekom pročišćavanja otpadnih voda. Taj se mulj često koristi kao gnojivo u poljoprivredi pa je ključno znati koliko nanočestica sadržava i kakav utjecaj te čestice mogu imati na tlo, biljke i zdravlje ljudi.

Tim znanstvenika s Instituta Ruđer Bošković (IRB) i Instituta Jožef Stefan predstavio je jednostavnu, ali preciznu metodu kako „osloboditi” i prebrojati metalne nanočestice iz otpadnog mulja. 

Metoda kvantitativnog mjerenja olovnih čestica

Riječ je o metodi koja je, po prvi put, omogućila kvantitativno mjerenje olovnih nanočestica u čvrstim okolišnim uzorcima poput mulja. Pregled pet hrvatskih pročistača otpadnih voda pokazao je da se u gramima mulja skriva između deset milijuna i trideset milijardi nanočestica, ovisno o metalu i uzorku. Ipak, unatoč impresivnom broju, te čestice čine čak manje od dva posto ukupne količine metala u mulju.

Procjena rizika sugerira da današnja primjena mulja u poljoprivredi nosi zanemariv do nizak ekološki rizik. To znači da trenutačno te nanočestice u mulju vjerojatno ne štete okolišu. Ipak, za pojedine vrste nanočestica u tlima, kao što su olovne, ne postoje ekotoksikološka istraživanja, pa ih je potrebno provesti, a na neke nanočestice kao srebro i cink treba posebno paziti jer su reaktivnije i lakše se otapaju, pa dugoročno mogu više utjecati na tlo i vodu.

Sedam ključnih okolišno relevantnih metala

Tim je razvio optimiziranu metodu koja nanočestice nježno oslobađa iz mulja, a da ih pritom ne mijenja. Zatim su pomoću specijalizirane tehnike spektrometrije masa uz induktivno spregnutu plazmu (ICP-MS)), koja doslovno hvata i broji nanočestice jednu po jednu, izbrojali i odredili njihovu veličinu. Metoda pokriva sedam ključnih okolišno relevantnih metala: srebro (Ag), zlato (Au), cerij (Ce), bakar (Cu), olovo (Pb), titan (Ti) i cink (Zn) i dovoljno je robusna za rutinsko praćenje.

Mavro Lučić                                                                                             FOTO: Institut Ruđer Bošković

„Razvili smo postupak koji iz mulja doslovno „ispere“ nanočestice pomoću blage otopine tetranatrijevog pirofosfata koji djeluje na nanočestice i mulj kao omekšivač kad odvoji mrlju s tkanine. Zatim smo koristili spektrometar masa uz induktivno spregnutu plazmu, instrument koji ih hvata jednu po jednu, prebroji i izmjeri. Nakon brojnih testiranja pronašli smo najbolji ‘recept’ prema kojem je omjer mulja i blage otopine u omjeru otprilike 1:100,“ objašnjava  dr. sc. Mavro Lučić, prvi i dopisni autor na radu iz Zavoda za istraživanje mora i okoliša IRB-a.  

„Posebno je važno što sada u čvrstim uzorcima možemo pouzdano mjeriti i olovo u nano-obliku, što otvara put preciznijim procjenama rizika. Rezultati pokazuju i da postojeće pravilnike treba nadograditi tako da razlikuju nano-oblike metala, jer se oni u okolišu ponašaju drukčije od „klasičnih“ zbog svojih malih dimenzija i velike reaktivnosti. Za poljoprivredu je poruka ohrabrujuća. Današnji načini korištenja mulja vjerojatno ne nose velik rizik, ali srebro i cink zaslužuju dodatnu pažnju zbog topljivosti i mogućeg dugoročnog učinka. Ukratko, sada mulj  i tlo  možemo rutinski nadzirati, što gradovima, pročistačima, inspekcijama i znanstvenicima daje alat da prate trendove i brzo reagiraju,” objašnjava dr. sc. Lučić.

Praktična korist

Možemo reći da su znanstvenici razvili „povećalo“ koje jasno pokazuje koliko nanočestica doista ima u mulju. S tim znanjem donose se bolje i sigurnije odluke. 

Rezultati donose vrlo praktičnu korist. Komunalna poduzeća, inspekcije i donositelji odluka odsad mogu računati na pouzdane brojke, a nanočestice u mulju napokon se mogu nadzirati kao i svaka druga relevantna sastavnica okoliša. 

Ta je razina vidljivosti presudna i za donošenjem novih propisa. Nano-oblici metala ponašaju se drukčije od svojih „klasičnih” oblika, pokretljiviji su, ponekad reaktivniji pa ih tako treba i regulirati. Nova metoda, ukratko, pomaže zadržati ravnotežu između održivog korištenja mulja i zaštite tla, voda i prehrambenog lanca, uz razuman oprez prema srebru i cinku koji pokazuju veću reaktivnost, a time i potencijalnu opasnost.

Istraživanje je objavljena u časopisu Journal of Hazardous Materials, a uz dr. sc. Mavra Lučića dr. sc.  Željku Fiket s IRB-a, istraživački tim čine i dr. sc. Radmila Milačič Ščančar, dr. sc. Janez Ščančar, dr. sc.  Bor Arah i dr. sc. Janja Vidmar iz Insituta Jožef Stefan. 

Istraživanje je provedeno u suradnji IRB-a i Instituta Jožef Stefan, uz potporu Slovenske istraživačke i inovacijske agencije (ARIS, Program P1–0143) te stipendije Europske unije – NextGenerationEU.