Nanomaterial Transformations in the Environment: Effects of Changing Exposure Forms on Bioaccumulation and Toxicity.
Ag2S
ecocorona
heteroagglomeration
sewage sludge
speciation
sulfidization
wastewater
Journal
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1613-6829
Titre abrégé: Small
Pays: Germany
ID NLM: 101235338
Informations de publication
Date de publication:
09 2020
09 2020
Historique:
received:
31
01
2020
revised:
10
04
2020
accepted:
11
04
2020
pubmed:
14
5
2020
medline:
18
5
2021
entrez:
14
5
2020
Statut:
ppublish
Résumé
In the environment, nanomaterials (NMs) are subject to chemical transformations, such as redox reactions, dissolution, coating degradation, and organic matter, protein, and macromolecule binding, and physical transformations including homo or heteroagglomeration. The combination of these reactions can result in NMs with differing characteristics progressing through a functional fate pathway that leads to the formation of transformed NM functional fate groups with shared properties. To establish the nature of such effects of transformation on NMs, four main types of studies are conducted: 1) chemical aging for transformation of pristine NMs; 2) manipulation of test media to change NM surface properties; 3) aging of pristine NMs water, sediment, or soil; 4) NM aging in waste streams and natural environments. From these studies a paradigm of aging effects on NM uptake and toxicity can be developed. Transformation, especially speciation changes, largely results in reduced potency. Further reactions at the surface resulting in processes, such as ecocorona formation and heteroagglomeration may additionally reduce NM potency. When NMs of differing potency transform and enter environments, common transformation reaction occurring in receiving system may act to reduce the variation in hazard between different initial NMs leading to similar actual hazard under realistic exposure conditions.
Identifiants
pubmed: 32402152
doi: 10.1002/smll.202000618
doi:
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Review
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2000618Informations de copyright
© 2020 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
J. R. Lead, G. E. Batley, P. J. J. Alvarez, M. N. Croteau, R. D. Handy, M. J. McLaughlin, J. D. Judy, K. Schirmer, Environ. Toxicol. Chem. 2018, 37, 2029.
T. Puzyn, B. Rasulev, A. Gajewicz, X. K. Hu, T. P. Dasari, A. Michalkova, H. M. Hwang, A. Toropov, D. Leszczynska, J. Leszczynski, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 175.
Y. S. Mu, F. C. Wu, Q. Zhao, R. Ji, Y. Qie, Y. Zhou, Y. Hu, C. F. Pang, D. Hristozov, J. P. Giesy, B. S. Xing, Nanotoxicology 2016, 10, 1207.
M. Auffan, J. Rose, J. Y. Bottero, G. V. Lowry, J. P. Jolivet, M. R. Wiesner, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 634.
R. Cui, Y. Chae, Y. J. An, Chemosphere 2017, 185, 205.
L. Truong, T. Zaikova, B. L. Baldock, M. Balik-Meisner, K. To, D. M. Reif, Z. C. Kennedy, J. E. Hutchison, R. L. Tanguay, Nanotoxicology 2019, 13, 879.
A. M. El Badawy, R. G. Silva, B. Morris, K. G. Scheckel, M. T. Suidan, T. M. Tolaymat, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 283.
S. S. Teske, C. S. Detweiler, Int. J. Environ. Res. Public Health 2015, 12, 1112.
D. A. Arndt, J. Chen, M. Moua, R. D. Klaper, Environ. Toxicol. Chem. 2014, 33, 541.
A. Menard, D. Drobne, A. Jemec, Environ. Pollut. 2011, 159, 677.
H. L. Hooper, K. Jurkschat, J. Bailey, A. J. Morgan, A. J. Lawlor, D. Spurgeon, C. Svendsen, Environ. Int. 2011, 37, 1111.
X. Liu, K. Z. Tang, S. Harper, B. Harper, J. A. Steevens, R. Xu, Int. J. Nanomed. 2013, 8, 31.
M. Baalousha, J. R. Lead, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 308.
W. C. Zhang, B. D. Xiao, T. Fang, Chemosphere 2018, 191, 324.
C. Svendsen, L. A. Walker, M. Matzke, E. Lahive, S. Harrison, A. Crossley, P. Barry, S. Lofts, I. Lynch, S. Vázquez-Campos, R. Kaegi, A. Gogos, C. Asbach, G. Cornelis, F. von der Kammer, N. van den Brink, C. Mays, D. J. Spurgeon, Nat. Nanotechnol. unpublished
R. J. Williams, S. Harrison, V. Keller, J. Kuenen, S. Lofts, A. Praetorius, C. Svendsen, L. C. Vermeulen, J. van Wijnen, Curr. Opin. Environ. Sustain. 2019, 36, 105.
J. A. J. Meesters, A. A. Koelmans, J. T. K. Quik, A. J. Hendriks, D. van de Meentt, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 5726.
K. L. Garner, S. Suh, A. A. Keller, Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 5541.
A. Praetorius, M. Scheringer, K. Hungerbuehler, Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 6705.
A. L. Dale, G. V. Lowry, E. A. Casman, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 7285.
G. V. Lowry, K. B. Gregory, S. C. Apte, J. R. Lead, Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 6893.
D. M. Mitrano, B. Nowack, Nanotechnology 2017, 28, 072001.
G. Cornelis, K. Hund-Rinke, T. Kuhlbusch, N. Van den Brink, C. Nickel, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2014, 44, 2720.
R. K. Cross, C. Tyler, T. S. Galloway, Environ. Chem. 2015, 12, 627.
J. R. Lead, E. Smith, Environmental and Human Health Impacts of Nanotechnology, Wiley, Chichester, UK 2009.
J. T. K. Quik, I. Velzeboer, M. Wouterse, A. A. Koelmans, D. van de Meent, Water Res. 2014, 48, 269.
P. K. Westerhoff, A. Kiser, K. Hristovski, Environ. Eng. Sci. 2013, 30, 109.
K. Grintzalis, T. N. Lawson, F. Nasser, I. Lynch, M. R. Viant, Nanotoxicology 2019, 13, 783.
J. Saavedra, S. Stoll, V. I. Slaveykova, Environ. Pollut. 2019, 252, 715.
F. Nasser, J. Constantinou, I. Lynch, Proteomics. 2019, https://doi.org/10.1002/pmic.201800412.
E. Lombi, E. Donner, S. Taheri, E. Tavakkoli, A. K. Jamting, S. McClure, R. Naidu, B. W. Miller, K. G. Scheckel, K. Vasilev, Environ. Pollut. 2013, 176, 193.
C. Levard, E. M. Hotze, B. P. Colman, A. L. Dale, L. Truong, X. Y. Yang, A. J. Bone, G. E. Brown Jr., R. L. Tanguay, R. T. Di Giulio, E. S. Bernhardt, J. N. Meyer, M. R. Wiesner, G. V. Lowry, Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 13440.
A. E. Pradas del Real, H. Castillo-Michel, R. Kaegi, B. Sinnet, V. Magnin, N. Findling, J. Villanova, M. Carriere, C. Santaella, A. Fernandez-Martinez, C. Levard, G. Sarret, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 1759.
J. Wielinski, A. Gogos, A. Voegelin, C. Müller, E. Morgenroth, R. Kaegi, Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 11704.
R. Ma, C. Levard, J. D. Judy, J. M. Unrine, M. Durenkamp, B. Martin, B. Jefferson, G. V. Lowry, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 104.
M. Le Bars, S. Legros, C. Levard, P. Chaurand, M. Tella, M. Rovezzi, P. Browne, J. Rose, E. Doelsch, Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 12987.
A. Massari, M. Beggio, S. Hreglich, R. Marin, S. Zuin, Waste Manage. 2014, 34, 1897.
R. Tantra, H. Bouwmeester, E. Bolea, C. Rey-Castro, C. A. David, J. M. Dogne, J. Jarman, F. Laborda, J. Laloy, K. N. Robinson, A. K. Undas, M. van der Zande, Nanotoxicology 2016, 10, 173.
S. Noventa, C. Hacker, D. Rowe, C. Elgy, T. Galloway, Nanotoxicology 2018, 12, 63.
D. Notter, D. M. Mitrano, B. Nowack, Environ. Toxicol. Chem. 2014, 33, 2733.
E. Lahive, M. Matzke, M. Durenkamp, M. G. Pereira, A. Lawlor, D. J. Spurgeon, J. M. Unrine, C. Svendsen, S. Lofts, Environ. Sci.: Nano 2017, 4, 78.
J. D. Judy, D. H. McNear, C. Chen, R. W. Lewis, O. V. Tsyusko, P. M. Bertsch, W. Rao, J. Stegemeier, G. V. Lowry, S. P. McGrath, M. Durenkamp, J. M. Unrine, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 8751.
M. Diez-Ortiz, E. Lahive, S. George, A. Ter Schure, C. A. M. Van Gestel, K. Jurkschat, C. Svendsen, D. J. Spurgeon, Environ. Pollut. 2015, 203, 191.
P. S. Tourinho, C. A. M. van Gestel, S. Lofts, C. Svendsen, A. Soares, S. Loureiro, Environ. Toxicol. Chem. 2012, 31, 1679.
S. Liu, C. Wang, J. Hou, P. Wang, L. Miao, X. Fan, G. You, Y. Xu, Water Res. 2018, 137, 28.
D. L. Starnes, J. M. Unrine, C. P. Starnes, B. E. Collin, E. K. Oostveen, R. Ma, G. V. Lowry, P. M. Bertsch, O. V. Tsyusko, Environ. Pollut. 2015, 196, 239.
C. Schultz, J. Unrine, O. Tsyusko, C. Svendsen, S. D. J., Proc. Royal Soc. B 2016, 283, 20152911.
C. L. Schultz, E. Lahive, A. Lawlor, A. Crossley, V. Puntes, J. M. Unrine, C. Svendsen, D. J. Spurgeon, Environ. Toxicol. Chem. 2018, 37, 2609.
B. Thalmann, A. Voegelin, U. von Gunten, R. Behra, E. Morgenroth, R. Kaegi, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 10911.
N. J. Clark, D. Boyle, B. P. Eynon, R. D. Handy, Environ. Sci.: Nano 2019, 6, 1393.
M. Baccaro, A. K. Undas, J. de Vriendt, J. H. J. van den Berg, R. J. B. Peters, N. W. van den Brink, Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 1107.
C. L. Doolette, M. J. McLaughlin, J. K. Kirby, D. A. Navarro, J. Hazard. Mater. 2015, 300, 788.
J. P. Stegemeier, F. Schwab, B. P. Colman, S. M. Webb, M. Newville, A. Lanzirotte, C. Winkler, M. R. Wiesner, G. V. Lowry, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 8451.
P. Wang, N. W. Menzies, E. Lombi, R. Sekine, F. P. C. Blamey, M. C. Hernandez-Soriano, M. M. Cheng, P. Kappen, W. Peijnenburg, C. X. Tang, P. M. Kopittke, Nanotoxicology 2015, 9, 1041.
A. E. Pradas del Real, V. Vidal, M. Carriere, H. Castillo-Michel, C. Levard, P. Chaurand, G. Sarret, Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 5774.
D. Starnes, J. Unrine, C. Chen, S. Lichtenberg, C. Starnes, C. Svendsen, P. Kille, J. Morgan, Z. E. Baddar, A. Spear, P. Bertsch, K. C. Chen, O. Tsyusko, Environ. Pollut. 2019, 247, 917.
P. Oleszczuk, B. Czech, M. Konczak, A. Bogusz, A. Siatecka, P. Godlewska, M. Wiesner, Chemosphere 2019, 237, 124359.
H. C. Poynton, C. Chen, S. L. Alexander, K. M. Major, B. J. Blalock, J. M. Unrine, Environ. Sci.: Nano 2019, 6, 325.
L. Li, L. Hu, Q. Zhou, C. Huang, Y. Wang, C. Sun, G. Jiang, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 2486.
D. L. Starnes, S. S. Lichtenberg, J. M. Unrine, C. P. Starnes, E. K. Oostveen, G. V. Lowry, P. M. Bertsch, O. V. Tsyusko, Environ. Pollut. 2016, 213, 314.
A. Wamucho, J. M. Unrine, T. J. Kieran, T. C. Glenn, C. L. Schultz, M. Farman, C. Svendsen, D. J. Spurgeon, O. V. Tsyusko, Environ. Pollut. 2019, 254, 113078.
J. Fabrega, S. R. Fawcett, J. C. Renshaw, J. R. Lead, Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 7285.
B. Collin, E. Oostveen, O. V. Tsyusko, J. M. Unrine, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 1280.
Z. Wang, J. Li, J. Zhao, B. Xing, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 6032.
F. Seitz, S. Luderwald, R. R. Rosenfeldt, R. Schulz, M. Bundschuh, PLoS One 2015, 10, e0126021.
X. Y. Yang, C. J. Jiang, H. Hsu-Kim, A. R. Badireddy, M. Dykstra, M. Wiesner, D. E. Hinton, J. N. Meyer, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 3486.
R. Grillo, A. H. Rosa, L. F. Fraceto, Chemosphere 2015, 119, 608.
L. Settimio, M. J. McLaughlin, J. K. Kirby, K. A. Langdon, L. Janik, S. Smith, Environ. Pollut. 2015, 199, 174.
B. Collin, O. V. Tsyusko, D. L. Starnes, J. M. Unrine, Environ. Sci.: Nano 2016, 3, 728.
Z. Wang, L. Zhang, J. Zhao, B. Xing, Environ. Sci.: Nano 2016, 3, 240.
F. J. Sikora, F. J. Stevenson, Geoderma 1988, 42, 353.
Z. Z. Chen, P. G. C. Campbell, C. Fortin, J. Phys. Chem. A 2012, 116, 6532.
F. Nasser, I. Lynch, J. Proteomics 2016, 137, 45.
S. M. Briffa, F. Nasser, E. Valsami-Jones, I. Lynch, Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 1745.
S. Kuhr, S. Schneider, B. Meisterjahn, K. Schlich, K. Hund-Rinke, C. Schlechtriem, Environ. Sci Eur. 2018, 30.
W. Shoults-Wilson, O. Zhurbich, D. McNear, O. Tsyusko, P. Bertsch, J. Unrine, Ecotoxicology 2011, 20, 385.
C. L. Schultz, J. Gray, R. A. Verweij, M. Busquets-Fite, V. Puntes, C. Svendsen, E. Lahive, M. Matzke, Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 2618.
L. R. Heggelund, M. Diez-Ortiz, S. Lofts, E. Lahive, K. Jurkschat, J. Wojnarowicz, N. Cedergreen, D. Spurgeon, C. Svendsen, Nanotoxicology 2014, 8, 559.
D. S. Read, M. Matzke, H. S. Gweon, L. K. Newbold, L. R. Heggelund, M. Diez-Ortiz, E. Lahive, D. Spurgeon, C. Svendsen, Environ. Sci. Pollut. Res. 2016, 23, 4120.
M. Simonin, J. P. Guyonnet, J. M. F. Martins, M. Ginot, A. Richaume, J. Hazard. Mater. 2015, 283, 529.
B. A. Chambers, A. R. M. N. Afrooz, S. Bae, N. Aich, L. Katz, N. B. Saleh, M. J. Kirisits, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 761.
X. Lin, J. Li, S. Ma, G. Liu, K. Yang, M. Tong, D. Lin, PLoS One 2014, 9, e110247.
Z. Clemente, V. L. Castro, L. O. Feitosa, R. Lima, C. M. Jonsson, A. H. N. Maia, L. F. Fraceto, Sci. Total Environ. 2013, 463-464, 647.
M. Bhuvaneshwari, B. Sagar, S. Doshi, N. Chandrasekaran, A. Mukherjee, Environ. Sci. Pollut. Res. 2017, 24, 5633.
Y. Xiao, W. J. Peijnenburg, G. Chen, M. G. Vijver, Sci. Total Environ. 2016, 563-564, 81.
D. Cupi, N. B. Hartmann, A. Baun, Environ. Toxicol. Chem. 2015, 34, 497.
A. D'Agata, S. Fasulo, L. J. Dallas, A. S. Fisher, M. Maisano, J. W. Readman, A. N. Jha, Nanotoxicology 2014, 8, 549.
C. Lei, Y. Sun, D. C. W. Tsang, D. Lin, Environ. Pollut. 2018, 232, 10.
H. Zhang, Q. Huang, A. Xu, L. Wu, Nanotoxicology 2016, 10, 1177.
J. D. Moore, J. P. Stegemeier, K. Bibby, S. M. Marinakos, G. V. Lowry, K. B. Gregory, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 2641.
C. Garcia-Gomez, S. Garcia, A. F. Obrador, D. Gonzalez, M. Babin, M. D. Fernandez, Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018, 160, 222.
A. Romero-Freire, S. Lofts, F. J. Martín Peinado, C. A. M. van Gestel, Environ. Toxicol. Chem. 2017, 36, 137.
K. Schwirn, D. Voelker, W. Q. Galert, J. Quik, L. Tietjen, Int. Environ. Assess. Man. 2020, https://doi.org/10.1002/ieam.4267.
R. Kaegi, A. Voegelin, B. Sinnet, S. Zuleeg, H. Hagendorfer, M. Burkhardt, H. Siegrist, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 3902.
F. Mallevre, C. Alba, C. Milne, S. Gillespie, T. F. Fernandes, T. J. Aspray, Nanomaterials 2016, 6, 49.
J. D. Judy, J. K. Kirby, C. Creamer, M. J. McLaughlin, C. Fiebiger, C. Wright, T. R. Cavagnaro, P. M. Bertsch, Environ. Pollut. 2015, 206, 256.
S. Kampe, R. Kaegi, K. Schlich, C. Wasmuth, H. Hollert, C. Schlechtriem, Environ. Toxicol. Chem. 2018, 37, 1606.
M. Hoppe, K. Schlich, J. Wielinski, J. Koser, D. Ruckamp, R. Kaegi, K. Hund-Rinke, NanoImpact 2019, 14, 100170.
K. Schlich, K. Hund-Rinke, Environ. Pollut. 2015, 196, 321.
K. Schlich, M. Hoppe, M. Kraas, J. Schubert, M. Chanana, K. Hund-Rinke, Environ. Pollut. 2018, 242, 1850.
B. P. Colman, C. L. Arnaout, S. Anciaux, C. K. Gunsch, M. F. Hochella Jr., B. Kim, G. V. Lowry, B. M. McGill, B. C. Reinsch, C. J. Richardson, J. M. Unrine, J. P. Wright, L. Yin, E. S. Bernhardt, PLoS One 2013, 8, e57189.
N. K. Geitner, J. L. Cooper, A. Avellan, B. T. Castellon, B. G. Perrotta, N. Bossa, M. Simonin, S. M. Anderson, S. Inoue, M. F. Hochella, C. J. Richardson, E. S. Bernhardt, G. V. Lowry, P. L. Ferguson, C. W. Matson, R. S. King, J. M. Unrine, M. R. Wiesner, H. Hsu-Kim, Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 9768.
K. Schlich, M. Hoppe, M. Kraas, E. Fries, K. Hund-Rinke, Ecotoxicology 2017, 26, 738.
C. Chen, J. M. Unrine, J. D. Judy, R. W. Lewis, J. Guo, D. H. Mcnear, O. V. Tsyusko, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 8759.
E. Lombi, E. Donner, E. Tavakkoli, T. W. Turney, R. Naidu, B. W. Miller, K. G. Scheckel, Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 9089.
A. Avellan, M. Simonin, E. McGivney, N. Bossa, E. Spielman-Sun, J. D. Rocca, E. S. Bernhardt, N. K. Geitner, J. M. Unrine, M. R. Wiesner, G. V. Lowry, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 1072.