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Projekt
Einfluss der Wechselwirkungen zwischen natürlichen organischen Substanzen und synthetischen anorganischen Nanopartikel (EINP) auf Struktur und Stabilität ihrer organischen Überzüge und auf die Reversibilität der Anlagerung von EINP an Oberflächen in der Umwelt
Antragstellerin
Professorin Dr. Gabriele Schaumann
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung von 2011 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172114680
Natürliche organische Substanzen (NOM) sind zentral für das Schicksal synthetischer anorganischer Nanopartikel in der Umwelt. Dennoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig bekannt. In der ersten Phase hat sich gezeigt, wie bedeutend der Aufbau der organischen Überzüge der Partikel für die Ausprägung bestimmter Effekt auslösender Pfade (ETP) ist, welche die Alterung der NP mit biologischen Funktionen und Transporteigenschaften verknüpfen. Gleichzeitig brachte die Kombination der Ergebnisse von MASK und PORESURFACE Hinweise auf eine komplexe Struktur dieser Überzüge. Das Ziel von MASK ist es,Mechanismen zu verstehen, die die Ausbildung der Struktur der Überzüge um EINP bestimmen und ihre Stabilität beeinflussen ("Maskierung"), und welche zur Freisetzung durch "Catching" immobilisierter Ag, Ag2S, Au und TiO2 Nanopartikel (NP) oder zur Bildung sekundärer Nanopartikel in Land-WasserÜbergangsbereichen führen können. Von diesen Mechanismen möchte MASK die Konsequenzen für die biologische Wirkung und Mobilität der NP ableiten. Dazu werden wir die Dynamik der Adsorption von organischen Substanzen in Abhängigkeit von Größe und funktionellen Gruppen und deren Einfluss auf die Struktur der organischen Überzüge untersuchen. Die maskierten NP werden mit Hilfe von HDC-UV/FD-ICP-MS, DLS, NTA, Rasterkraftmikroskopie (AFM) und mit statischer und dynamischer Fluoreszenzspektroskopie untersucht. Die in anderen Teilprojekten (SOILMOBILE, PORESURFACE) vorhandenen, dazu komplementären analytischen Methoden werden in einem gemeinsamen Experiment zur Aufklärung der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Überzügen und Ag NP kombiniert, um gemeinsam die bislang weitest gehend unbekannte Struktur der organischen Überzüge zu analysieren.Auch die Dynamik der Freisetzung der EINP von Oberflächen, auf denen sie angelagert sind, ist hochrelevant aber noch unbekannt. In einem sequentiellen Ansatz untersuchen wir, wie sich Bindungsmechanismen und zwischenmolekulare Wechselwirkungen auf die Remobilisierbarkeit der EINP auswirken. Die freigesetzten EINP werden mit HDC-UV-ICP-MS und HDC-SP-ICP-MS analysiert, und Kolloide und Hetero-Aggregate werden mit Raster- und Transmissionelektronenmikroskopie morphologisch charakterisiert. Die unterschiedlich maskierten und immobilisierten EINP werden von BIOFILM und IMPACT auf ihre biologische Wirkung und von PORENET auf ihre Mobilität untersucht. Die aus den Laborexperimenten abgeleiteten Hypothesen werden in den gemeinsamen Experimenten (Uferfiltration und ein Auen-Mesokosmos) hinsichtlich ihrer Validität für die Ag, Ag2S, Au und TiO2 NP und ihrer Übertragbarkeit auf eine größere Gruppe von EINP überprüft. Dadurch wird mit den anderen Teilprojekten das INTERNANO Prozessverständnis sukzessive angepasst und überprüft, inwiefern eine Einteilung der EINP in Gruppen wie metallisch / oxidisch sinnvoll ist, um deren Schicksal und Effekt bestimmenden Pfade sowie deren biologische Wirkung und Mobilität beschreiben zu können.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
