Analysis of studies and research projects regarding the detection of nanomaterials in different environmental compartments and deduction of need for action regarding method development

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Erstellung eines Überblicks verschiedener Strategien und Techniken, die bei der Detektion von (technischen) Nanomaterialien in den Umweltkompartimenten Oberflächenwasser, Boden, Sediment, Luft, Biota und Klärschlamm zum Einsatz kommen. Darauf basierend werden kurz- bis langfristige Handlungsempfehlungen für die Etablierung von standardisierten Messprotokollen für die Detektion von NM in der Umwelt abgeleitet. Diese Messungen dienen der Überprüfung der Belastungssituation in der Umwelt, können helfen zu prüfen, ob mögliche regulative Maßnahmen greifen und unterstützen die Anwendbarkeit von Resultaten aus Expositionsmodellen anhand des Vergleichs mit Realdaten. Vor allem durch Verwendung des "Web of Science" wurde eine Literaturrecherche nach Übersichtsarbeiten, die den gegenwärtigen Stand der Technik der NM-Detektion in Umweltmedien zusammenfassen, vorgenommen. Über 160 wissenschaftliche Publikationen wurden im Hinblick auf NM-Detektion evaluiert. Die Ergebnisse dieser Literaturstudie zeigen deutlich, dass eine Methoden-Kombination zur Detektion und Identifizierung von NM nötig ist und welche insbesondere die Unterscheidung von natürlichen NM und technischen NM zulässt. Der wichtigste Schritt ist hierbei die Probenvorbereitung für die gewählte Detektionsmethode, die in den meisten Fällen die komplette Entfernung der (störenden) Matrix und einen Transfer der NM in ein für die Messung geeignetes Medium einschließt. Gegenwärtig herrscht ein Mangel an Feldstudien zur Detektion unbekannter Konzentrationen von nicht weiter spezifizierten technischen NM in Umweltproben. Feldstudien existieren nur für wenige Umweltkompartimente, hauptsächlich Oberflächenwässer. Die Schlussfolgerungen identifizieren den Handlungsbedarf dementsprechend mit dem Hauptaugenmerk auf der Entwicklung, Standardisierung und Validierung eines Kombinationsansatzes existierender Methoden. Quelle: Forschungsbericht

The aim of the present report was to obtain an overview of current strategies and methods for the detection of (manufactured) nanomaterials (NMs) in the environmental compartments surface water, soil, sediment, air, biota and sewage sludge. Based on this several recommendations for future needs of action in the short to long term are derived in order to establish a standardized detection of NMs in the environment that is necessary in order to check the pollution in the environment, to check whether or not potential risk management measures take the intended effect and to validate NM release models with real data. A literature review was performed using predominantly "Web of Science" and screening for literature, such as review articles summarising the state of the art of NM detection techniques for environmental samples. More than 160 scientific publications were evaluated concerning NM detection methods. Results of the literature survey clearly show that a combination of detection techniques is necessary in order to detect and identify NMs, and to differentiate between natural NMs and manufactured NMs. The crucial step is accurate sample preparation for the selected detection method which means in most cases complete removal of the (disturbing) matrix and transfer of the NM in appropriate media for measurement. So far field studies in terms of detection of unknown amounts of unspecific engineered NMs in natural samples are rare and only existing for a few compartments, mainly surface waters. Hence, it is concluded that the need of action is focused on the development, standardization and validation of existing methods in a combinatory approach Quelle: Forschungsbericht

Detection of manufactured nanomaterials (NM) still features enormous challenges for environmental exposure assessment and management of NM. The expert opinion presents a comprehensive survey on existing experimental approaches to detect NM in the environment and analyses to what extent these approaches could be utilized and advanced to be used routinely for data collection to assess and manage environmental exposure. Recommendations for actions on a short and long term basis are deduced for the establishment of standardized protocols for sampling, sample preparation and analysis which can now be used to prioritize further action in improving measurement techniques of NM in the environment.