Transformation/dissolution characteristics of cobalt and welding fume nanoparticles in physiological and environmental media: surface interactions and trophic transfer [Elektronisk resurs]

• Nanoparticles (NPs) and nanomaterials (NMs) are present everywhere in the environment. They can form both as an act of nature and during human activities. Various kinds of NPs and NMs are engineered for different applications in the ongoing development of nanoscience and technology. Nowadays, concerns have emerged related to potential adverse effects of NPs on human health and the environment. Knowledge related to effects induced by more reactive metal NPs is scarce or even missing in some cases. Such information is crucial for risk assessments. The focus of this doctoral thesis has therefore mainly been placed on reactive metal NPs: stainless steel welding fume particles, cobalt (Co) NPs, and solution combustion synthesized (SCS) Co NPs, to investigate their transformation/dissolution characteristics in environmental and biological media.Environmental interaction studies were performed in terms of adsorption of biomolecules and natural organic matter (NOM) onto the surfaces of the NPs and their influence on dissolution, agglomeration, and size of the NPs in solution. Trophic transfer of Co NPs was investigated in an aquatic food web.The Co NPs rapidly agglomerated and sedimented in solution. Co ions were released from the NPs in both phosphate buffer solution and in freshwater, dissolution processes that were influenced by the adsorption of biomolecules and NOM. The trophic transfer of Co in the aquatic food web was shown to be affected by the extent of both agglomeration and sedimentation. No biomagnification was observed during the trophic transfer, and the addition of excreted biomolecules had no effect on the transfer.The dissolution of stainless steel welding fume particles was studied in PBS. The metal release data could help estimate the risk assessment of stainless steel welding fume particles. 
• Nanopartiklar (NP) och nanomaterial finns överallt i vår omgivning. De produceras genom både naturliga och mänskliga aktiviteter. Olika typer av NP används inom tillämpningar såsom kosmetika och läkemedel. Det saknas dock fortfarande kunskaper om effekten av reaktiva metalliska NP på människors hälsa och miljö. Därför fokuserar denna doktorsavhandling på reaktiva metallnanopartiklars beteende i miljö- och biologiska media, till exempel svetspartiklar från rostfritt stål, koboltnanopartiklar och kobolt som producerats genom lösningsförbränning.Adsorptionen av biomolekyler och naturligt organisk material i både fosfatbuffert, saltlösning och ytvatten studerades och dess påverkan på agglomerering och storlek. Dessutom undersöktes trofisk överföringen av koboltnanopartiklar i en akvatisk näringskedja besående av alger, zooplankton och fisk. Vidare studerades hur adsorption av utsöndrade biomolekyler från zooplanktion påverkade överföringen i näringskedjan.De studerade reaktiva metallnanopartiklarna agglomererade och sedimenterade snabbt i lösning. Metalljoner frisattes från NP i både fosfatbuffertlösning och ytvatten. Adsorptionen av biomolekyler och naturligt organiskt material påverkade upplösningen av metallnanopartiklarna. Överföringen av koboltnanopartiklarna i den akvatiska näringskedjan påverkades av agglomerering och sedimentation av NP, och det var ingen bioackumulering under den trofiska överföringen. Tillsatsen av utsöndrade biomolekyler påverkade inte den trofiska överföringen av koboltnanopartiklar.Svetsrökpartiklar från rostfritt stål studerades med avseende på upplösning i PBS (simulerad lungvätska). Studien kan hjälpa till att uppskatta risken av svetsrökpartiklar från rostfritt stål genom att observera frisättningen av Cr(VI) från partiklarna. 

Ämnesord

Engineering and Technology  (hsv)

Teknik och teknologier  (hsv)

Kemi  (kth)

Chemistry  (kth)

Genre

government publication  (marcgt)

Indexterm och SAB-rubrik

nanoparticles

cobalt

stainless steel welding fume particles

biomolecules

metal release

trophic transfer

adsorption

agglomeration

algae

nanopartiklar

kobolt

rostfritt stål svetsrök partiklar

biomolekyler

metallfrigöring

trofisk överföring

adsorption

agglomerering

alger