Nghiên cứu thực địa sụ tác động của nano bạc trên mẫu đất
Hậu quả lâu dài của nano bạc lên vi sinh vật đất
Các hạt nano bạc (AgNP) nổi tiếng với đặc tính kháng khuẩn và lý hóa độc đáo, dẫn đến việc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Bất chấp những lợi ích của chúng, các tác động môi trường của các hạt nano bạc, đặc biệt là đối với các vi sinh vật đất, đã gây ra những lo ngại đáng kể.
Các hạt nano bạc được sử dụng trong nhiều sản phẩm với mức tiêu thụ toàn cầu hàng trăm tấn, Các hạt nano bạc thải ra môi trường trong suốt vòng đời của chúng, từ sản xuất đến thải bỏ. Hiểu được các tác động sinh thái của chúng, đặc biệt là đối với hệ vi sinh vật đất, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chức năng của đất, là điều quan trọng.
Cơ chế hoạt động
Sau khi giải phóng vào môi trường, Các hạt nano bạc trải qua nhiều quá trình biến đổi khác nhau, bao gồm phân tán, kết tụ, hòa tan và tương tác với các chất khác. Cơ chế kháng khuẩn của chúng là giải phóng các ion bạc (Ag+), cực kỳ độc đối với vi sinh vật. Do đó, Các hạt nano bạc có thể ảnh hưởng đáng kể đến các cộng đồng vi sinh vật tự nhiên trong đất, tác động đến các chức năng của đất như hỗ trợ sự phát triển của cây trồng và phân hủy chất hữu cơ.
Các nhà khoa học phân tích hệ vi sinh vật đất trong phòng thí nghiệm
Kết quả thực nghiệm
Một nghiên cứu do Grün và cộng sự thực hiện (2018) đã kiểm tra tác động lâu dài của Các hạt nano bạc lên hệ vi sinh vật đất. Các mẫu đất thịt pha được xử lý bằng AgNP hoặc bạc nitrat (AgNO3) ở nồng độ 0,01, 0,10 và 1,00 mg/kg. Các mẫu này được so sánh với nhóm đối chứng được xử lý bằng nước siêu tinh khiết. Các phép đo sinh khối vi khuẩn, số lượng vi khuẩn và hoạt động của enzyme được thực hiện trong hơn một năm.
Sinh khối vi khuẩn
Tiếp xúc ban đầu với AgNO3 dẫn đến giảm đáng kể sinh khối vi khuẩn, một tác động không được quan sát thấy ngay lập tức trong đất được xử lý bằng AgNP. Tuy nhiên, đến ngày thứ 180, sự giảm sinh khối vi khuẩn phụ thuộc vào nồng độ đã rõ ràng đối với cả phương pháp xử lý bằng AgNO3 và AgNP, kéo dài trong suốt cả năm.
Sự phong phú của vi khuẩn
PCR định lượng được sử dụng để đo gen rRNA 16S của vi khuẩn. Mặc dù không thấy sự giảm ngay lập tức nào trong đất được xử lý bằng hạt nano bạc, số lượng vi khuẩn đã giảm đáng kể sau 90 ngày, với nồng độ thấp nhất cho thấy sự giảm đáng kể nhất. Những tác động này vẫn nhất quán sau một năm, cho thấy tác động lâu dài lên vi khuẩn đất.
Chu trình Nitơ
Vi khuẩn đất đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ. Nghiên cứu đã đo hoạt động của leucine aminopeptidases (LAP) và sự phong phú của các gen chuyển đổi nitơ (nifH và amoA). Mặc dù tiếp xúc ngắn hạn không nhất quán ảnh hưởng đến các thông số này, nhưng tiếp xúc dài hạn với AgNP và AgNO3 làm giảm đáng kể sự phong phú và hoạt động của chúng, cho thấy sự gián đoạn của chu trình nitơ.
Giám sát sức khỏe đất trong lĩnh vực nông nghiệp
Kết luận
Những phát hiện của nghiên cứu này làm nổi bật những rủi ro sinh thái đáng kể lâu dài liên quan đến AgNP. Mặc dù tác động ngắn hạn có thể là tối thiểu, nhưng việc tiếp xúc kéo dài ở nồng độ có liên quan đến môi trường có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến cộng đồng vi sinh vật đất và các chức năng thiết yếu của đất như chu trình nitơ. Những kết quả này nhấn mạnh nhu cầu sử dụng và thải bỏ cẩn thận các sản phẩm chứa AgNP để giảm thiểu tác động đến môi trường của chúng. Việc hiểu được số phận và quá trình chuyển đổi của AgNP trong đất là rất quan trọng để đánh giá những rủi ro sinh thái lâu dài của chúng. Cần nghiên cứu thêm để phát triển các chiến lược nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng đối với hệ sinh thái đất.
Nguồn tham khảo
- Grün, A.-L., et al. (2018). "Những tác động lâu dài của nồng độ hạt nano bạc có liên quan đến môi trường đối với sinh khối vi khuẩn, hoạt động của enzyme và các gen chức năng liên quan đến chu trình nitơ trong đất thịt." Tạp chí Khoa học Môi trường, 69, trang 12–22.
- McGillicuddy, E., et al. (2017). "Các hạt nano bạc trong môi trường: nguồn, phát hiện và độc chất sinh thái." Total Environmental Science, 575, tr. 231–246.
- Sun, TY, et al. (2014). "Mô hình xác suất toàn diện về phát thải môi trường của vật liệu nano kỹ thuật." Ô nhiễm môi trường, 185, trang 69–76.
- Yin, Y., et al. (2015). "Hóa học nước kiểm soát sự kết tụ và chuyển đổi quang học của các hạt nano bạc trong môi trường nước." Tạp chí Khoa học Môi trường, 34, trang 116–125.
