Квантовые точки отравляют цветочки и почки
Кадмиево-селеновые квантовые точки разлагаются в земле, высвобождая ионы токсичных компонентов в окружающую среду. Это не означает, что все мы немедленно отравимся кадмием и селеном. Но настоящее исследование еще раз подтверждает, что взаимодействие наноматериалов с окружающей средой необходимо изучать. Желательно до того, как встанет вопрос о способах восстановления природы после использования достижений науки.
Наноматерия
Квантовые точки – это нанокристаллы полупроводников, то есть веществ, проявляющих свойства, промежуточные между проводниками и диэлектриками. Их диаметр не превышает ста нанометров, именно при таких размерах проявляются квантовые эффекты. Они, квантовые точки, обладают свойствами, отличными от свойств самих полупроводников, это иное состояние материи. Пока что квантовые точки не используются в промышленных масштабах и не слишком распространены в повседневной жизни. Но исследователи уверены, что точки пригодятся для биомедицинских технологий, маркировки ценных бумаг и документов, усовершенствования панелей солнечных батарей и многого другого.
«Мы не можем отрицать, что объемы использования квантовых точек будут увеличиваться, будут расширяться и сферы применения этого наноматериала, – считает Диана Ага (Diana Aga), профессор из Университета в Баффало (University at Buffalo). – Это означает, что мы будем находить квантовые точки в окружающей среде».
Диана Ага и ее коллеги предвосхитили события. Они решили посмотреть, что произойдет с кадмиево-селеновыми квантовыми точками в земле. В эксперименте химики изучали биоаккумуляцию, биодеградацию и миграцию квантовых точек, «родителями» которых были кадмий и селен. Одни квантовые точки имели защитное покрытие из сульфида цинка, другие оставались «голыми». Оказалось, что через пятнадцать дней пребывания в почве и защищенные, и «голые» квантовые точки начинают «протекать» – высвобождать ионы кадмия и селена.
Квантовые точки под дождем
В эксперименте, имитирующем присутствие квантовых точек на поверхности земли, химики «пролили дождь» – оросили почвенный столб хлоридом кальция. Оказалось, что около 90% «голых» и 70% покрытых цинковой оболочкой квантовых точек остались в толще почвы, не глубже полутора сантиметров.
Однако перемещение веществ зависит от состава почвы. Поэтому в следующем эксперименте химики добавили в почву хелатирующий агент – химическое соединение, которое образует комплексы с ионами металлов. EDTA, используемый в эксперименте в качестве такого агента, входит в состав мыла и моющих средств. «В нормальных условиях квантовые точки остаются в верхнем слое почвы и не проникают в грунтовые воды. Но если в почве присутствуют хелатирующие агенты, к которым относятся и EDTA, и органические кислоты растительного происхождения, то квантовые точки начинают быстро мигрировать, достигая больших глубин», – подводят итоги второго эксперимента Диана Ага и коллеги. Диана Ага уверена, что оставшиеся на поверхности квантовые точки тоже могут угрожать окружающей среде и здоровью людей.
Нанояд для растений
Подтверждение этому – другой эксперимент, в котором Диана Ага изучила влияние квантовых точек на Арабидопсис (Arabidópsis) – цветковое растение из семейства капустных. Химики показали, что растение не абсорбирует наноматериал, но травится им: «При контакте с кадмиево-селеновыми квантовыми точками растение проявило признаки отравления, восприняло наноматериал, как яд», – продолжают ученые.
«Мы считаем, что перспективные наноматериалы могут быть опасны для человека и окружающей среды. Но есть способы решения этих проблем, ими необходимо воспользоваться до того, как эти квантовые точки и другие наноматериалы прочно войдут в обиход. Необходимо также изучать вероятные негативные последствия, предвосхищая события», – завершают авторы исследования, результаты которого появились в журнале Environmental Science and Technology