Titán-dioxid nanorészecskék viselkedésének változása talajkivonatokban

Changes in the Behaviour of Titanium Dioxide Nanoparticles in Soil Solutions

Abstract

TiO₂ nanoparticles (NPs) is one of the most commonly used versatile material which is frequently applied in food additives, pigments in different paints, and as photocatalysts. TiO₂ NPs can enter the environment through the corrosion and degradation of end-of-life products. The primary environmental medium receiving unwanted TiO₂NPs as pollutants is the soil. To learn more about the environmental risks of NPs, it is key important to study their behavior in soil. Therefore, our research aim to investigate how different soil types can interact with TiO₂ NPs. For this goal two types of soil have been selected with different pH values (acidic/weak) and organic matter content (low/high). The results showed that there were no morphological and crystal structure compositional changes, but showed significant surface varies. That could highly influence the activity of the particles as well as their hydrophilicity. After the adsorption experiment, the ionic strength and organic matter content of the soil solutions did not change, but the pH decreased in the case of rutile (0.6 ± 0.1).

Kivonat

A TiO₂ nanorészecskéknek (NR) napjainkban már rendkívül széleskörű a felhasználása, elsősorban élelmiszerek adalékanyagaiban, festékek pigmentjeiben találhatóak meg és fotokatalizátorként is alkalmazzák őket. A TiO₂-t tartalmazó anyagok az idő folyamán erodálódnak, elkopnak, a felhasználásuk révén is könnyen a környezetbe, ezáltal a pedig a talajba kerülhetnek.  Így fontos szempont az, hogy ezen anyagok talajban történő viselkedését pontosan megismerjük. Munkánk célja a TiO₂ NR-k és különböző típusú talajok egymással való interakciójának vizsgálata. Vizsgálatainkhoz két különböző típusú talajt választottunk ki, amelyek eltérő kémhatással (savanyú/gyengén lúgos) és szervesanyag-tartalommal (alacsony/magas) rendelkeznek. Eredményeink azt mutatták, hogy morfológiai szempontból és kristályszerkezet-összetételben nem következtek be eltérések, azonban jelentős felszíni változást tapasztaltunk. Ez nagyban befolyásolja a részecskék aktivitását, illetve a hidrofilicitásukat is. Az adszorpciós kísérlet után a talajkivonatok ionerőssége és szervesanyag-tartalma nem változott, azonban a pH a rutil esetében csökkent.