Caracterização de nanopartículas de ouro em solos

Abstract

A crescente utilização de nanopartículas em aplicações industriais e domésticas tem causado a libertação deste tipo de materiais no ambiente. Avaliar os riscos da presença de nanopartículas em ecossistemas terrestres requer uma compreensão da mobilidade, reatividade, persistência e potencial de transferência na cadeia trófica. Este trabalho tem como principal objetivo a deteção e caracterização de nanopartículas de ouro no solo e na solução do solo. São também avaliadas as interações entre nanopartículas de ouro artificiais e os constituintes do solo, necessárias para determinar a partição solo-solução destas nanopartículas e o seu comportamento em sistemas terrestres. Através de síntese foram obtidas nanopartículas de ouro com 17,8 nm de diâmetro e um potencial zeta de -42,8 mV. Foram preparadas suspensões de nanopartículas com três concentrações (suspensão A: 16,8 mg L-1, B: 8,3 mg L-1 e C: 3,2 mg L-1). A suspensão de nanopartículas foi adicionada a vasos contendo solo, tendo-se recolhido amostras de solução do solo ao longo de 120 dias. A percentagem de ouro nas amostras de solução nunca ultrapassa os 23,0% da concentração inicial adicionada ao solo. No caso da suspensão A varia entre 12,6% às 24 horas até 0,8% ao 15º dia. Na suspensão B varia entre 21,8% às 24 horas até 2,5% ao 10º dia. Por fim, na suspensão C varia entre 23,0% às 24 horas até 4,4% ao 7º dia. A lixiviação de nanopartículas de ouro do solo para a solução do solo ocorre apenas numa fase inicial depois da sua adição aos solos. Finalmente, foram efetuadas extrações químicas (0,43 mol L-1 HNO3, 2 mol L-1 HNO3 e extração in vitro para avaliação da bio acessibilidade (método “SBET”)) da fração sólida para avaliar a reatividade do ouro retido no solo. Tendo em consideração que a concentração de ouro extraída por estes métodos foi inferior ao limite de deteção (0,12 mg L-1) conclui-se que as nanopartículas de ouro retidas na matriz do solo exibem uma reatividade muito reduzida.

The increasing use of nanoparticles (ENPs) in industrial and household applications will lead to the release of such materials into the environment. Assessing the risks of these nanoparticles in the environment requires an understanding of their mobility, reactivity, persistency and potential transfer in the trophic chain. The present work focuses on the detection and characterization of gold nanoparticles in soil and soil solution as well as in the interaction between gold ENPs and soil constituents necessary to evaluate soil – solution partitioning. Spherical gold nanoparticles were obtained with 17,8 nm in diameter and zeta potential -42,8 mV. Suspensions with three different gold concentrations (suspension A: 16,8 mg L-1, B: 8,3 mg L-1 e C: 3,2 mg L-1) were prepared and added into pots containing soil. Soil solution samples were collected along 120 days. The percentage of gold in soil solution never exceeded 23,0% of the gold concentration in the suspension added to soils. In case of the suspension A gold concentration varied between 12,6% in the 1st day to 0,8% in the15th day. In suspension B this concentration varied between 21,8%in the 1st day to 2,5% in the 10th day. Finally, the suspension C varied between 23,0% in the 1st day to 4,4% in day 7. Leaching of gold nanoparticles for the soil occurs only at an early stage after their addition to soils. Finally, chemical extractions (0,43 mol L-1 HNO3, 2 mol L-1 HNO3 and an in vitro bioaccessibility test (“SBET”)) were applied to the solid matrix to assess the reactivity of gold nanoparticles retained in soils. Since gold concentrations extracted by these methods were below detection limit (0,12 mg L-1), it can be concluded that gold nanoparticles retained in the solid fraction exhibit very low reactivity.