Они были ключевыми компонентами, которые использовали исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе для изучения воздействия наночастиц меди, которые встречаются во всем, от красок до косметики, на организмы, случайно подвергшиеся их воздействию.
Исследователи обнаружили, что наночастицы меди при изучении за пределами септика влияли на скорость вылупления эмбрионов рыбок данио при таких низких концентрациях, как 0.5 частей на миллион.
Однако, когда наночастицы меди были выпущены в аналогичный септик, который содержал жидкости, имитирующие перевариваемую человеком пищу и бытовые сточные воды, они не были биодоступными и не повлияли на скорость вылупления.
«Результаты обнадеживают, потому что они показывают, что с правильно функционирующим септическим резервуаром мы можем устранить токсичность этих наночастиц», – сказала Алисия Тейлор, аспирантка, работающая в лаборатории Шэрон Уокер, профессора химической инженерии и экологической инженерии Университета им. Калифорния, инженерный колледж Риверсайдс Борнс.
Тейлор является одним из первых авторов недавно опубликованной статьи «Понимание трансформации, видообразования и опасного потенциала медных частиц в модельной системе септического резервуара с использованием рыбок данио для мониторинга сточных вод» в журнале ACS Nano. Другие авторы: Сиджи Линь (также соавтор), Чжаосиа Джи, Чонг Хён Чанг, Николай М. Кинзингер, Уильям Юнг, Андре´ E. Нел и Уокер.
Исследование проводится в то время, когда продукты с наночастицами все чаще выходят на рынок.
Хотя безопасность работников и потребителей, подвергающихся воздействию наночастиц, изучается, гораздо меньше известно об экологических последствиях наночастиц. Агентство по охране окружающей среды в настоящее время изучает возможное влияние наноматериалов, в том числе из меди, на здоровье человека и здоровье экосистем.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе добавили в септик микромедь и наномедь, которые являются элементарными формами меди, но имеют разные размеры и используются в продуктах, и CuPRO, материал на основе наномеди, используемый в качестве противогрибкового агента для опрыскивания сельскохозяйственных культур. и газоны.
Хотя эти материалы на основе меди имеют полезные цели, непреднамеренное воздействие таких организмов, как рыба или эмбрионы рыб, не получило достаточного внимания, поскольку сложно смоделировать сложные условия воздействия.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде решили эту проблему, создав уникальную экспериментальную систему, которая состоит из копии толстой кишки человека и копии двухкамерного септика, который изначально был ациклическим септиком.
Модель толстой кишки состоит из изготовленной на заказ стеклянной трубки длиной 20 дюймов и диаметром 2 дюйма с резиновыми пробками на обоих концах и трубчатой мембраной, обычно используемой для процедур диализа внутри стеклянной трубки.
Чтобы имитировать кормление человека, 100 миллилитров смеси из 20 ингредиентов, воспроизводящей переваренную пищу, закачивали в диализную трубку при 9 a.м., 3 п.м. и 9 п.м. для пятидневных экспериментов в течение девяти месяцев.
Септик был заполнен отходами из толстой кишки вместе с синтетической серой водой, которая предназначена для имитации сточных вод из таких источников, как раковины и ванны, и наночастиц меди.
Исследователи построили септик, потому что от 20 до 30 процентов американских семей полагаются на них при очистке сточных вод. Более того, исследования показали, что до 40 процентов септиков не работают должным образом. Это вызывает беспокойство, если медные материалы нарушают работу септической системы, что может привести к попаданию неочищенных отходов в почву и грунтовые воды.
Как только основная камера септической системы была заполнена, жидкость начала поступать во вторую камеру. Раз в неделю сточные воды сливались из вторичной камеры и помещались в герметичные пятигаллонные контейнеры. Затем сточные воды использовали в сочетании с эмбрионами рыбок данио в процессе скрининга с высоким содержанием с использованием многостенных пластин для определения скорости вылупления.
Оставшиеся сточные воды были сохранены и хранятся в 30-ти пятигаллонных ведрах в туалете Калифорнийского университета в Риверсайде, потому что некоторые сотрудники запросили образцы жидкости для своих экспериментов.