Nina CHRZANOWSKA, Monika ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ * nanocząstki, nanotlenek glinu, nanotlenek cyrkonu, fitotoksyczność ODDZIAŁYWANIE WYBRANYCH NANOCZĄSTEK NA ROŚLINY WYŻSZE Wzrost produkcji nanomateriałów oraz ich szerokie wykorzystanie przyczynia się do rozprzestrzeniania nanocząstek w środowisku. Z opublikowanych danych wynika, iż są one stabilne w wodzie, wysoce reaktywne a ich niewielkie wymiary umożliwiają szybką penetrację do tkanek i narządów, stad też mogą wywoływać szkodliwe efekty u organizmów wodnych i lądowych. W pracy zbadano toksyczność dwóch nanotlenków: nanoglinu (Al2O3) i nanocyrkonu (ZrO2) w stosunku do glebowych roślin wyższych: Sorghum saccharatum, Sinapis alba i Lepidium sativum w teście Phytotoxkit. Badania przeprowadzono w zakresie stężeń od 175 mg/kg s.m. do 0,34 mg/kg s.m gleby. Nanocząstki Al2O3 wykazywały największą szkodliwość w stosunku do S. saccharatum w odniesieniu do kiełkowania. Nie wpływały natomiast znacząco na kiełkowanie pozostałych roślin. S. saccharatum wykazywało również największą wrażliwość na działanie nanocząstek ZrO2 ograniczając wzrost łodygi, kiełkowanie i wzrost korzenia w największym badanym stężeniu odpowiednio o 47, 33 i 29,5. Wyznaczone wartości LOEC i NOEC dla bioindykatorów w odniesieniu do całej rośliny wynosiły: dla nanocząstek tlenku glinu odpowiednio: 1,36 mg/kg s.m. i 0,68 mg/kg s.m. (S. saccharatum), 10,93 mg/kg s.m. i 5,46 mg/kg s.m. (L. sativum) oraz 43,75 mg/kg s.m. i mg/kg s.m. (S. alba), a dla nanotlenku cyrkonu kolejno wynosiły: 0,68 mg/kg s.m. i 0,34 mg/kg s.m. (S. saccharatum), mg/kg s.m. i 10,93 mg/kg s.m. (L. sativum), 43,75 mg/kg s.m. i mg/kg s.m.(s. alba). Zarówno nanocząstki tlenku glinu jak i tlenku cyrkonu najbardziej ograniczały wzrost jednoliściennego Sorghum saccharatum. 1. WSTĘP Nanocząstki produkty nanotechnologii to drobiny o wymiarach poniżej 100 nm, o wielkości cząstek koloidalnych, często mniejszych od komórek bakterii i komórek eukariotycznych. Do nanocząsteczek inżynierskich (wytwarzanych przez człowieka) * Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Biologii, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa.
112 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ należą m.in. nanometale, nanotlenki, polimery, fulereny, nanorurki węglowe. Setki produktów opartych na nanotechnologii jest obecnie stosowanych we wszystkich działach gospodarki i w medycynie. Nanocząstki są stosowane w produkcji środków antybakteryjnych, farb, opakowań do żywności, w medycynie, w mikroelektronice, w oczyszczaniu wody (w postaci membran filtracyjnych), jako katalizatory, jako suplementy diety, oraz dodawane są do kosmetyków. Wchodzą także w skład rożnego rodzaju kompozytów stosowanych w lotnictwie czy przemyśle samochodowym [2, 4]. Zwiększenie wykorzystania nanocząstek może prowadzić do ich uwalniania do środowiska, a ich wpływ na ekosystem może stać się wielkim problemem. Ich wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne, (które różnią je od substancji macierzystych) jak wysoki stosunek powierzchni do objętości, reaktywność chemiczna, zdolność do tworzenia agregatów, dyfuzyjność, wytrzymałość mechaniczna, i dyslokacją atomów mogą mieć negatywny wpływ na środowisko i jego żywe elementy [9]. Fulereny, nanorurki węglowe, i tlenki metali działają toksycznie na wiele gatunków, w tym na bakterie, glony, bezkręgowce, takie jak nicienie, skorupiaki i kręgowce, jak ryby i gryzonie [5, 14, 18].Zaniepokojenie potencjalnym szkodliwym oddziaływaniem nanocząstek na organizmy przyczyniło się do pojawienia nowej, unikalnej i znaczącej dyscypliny badawczej nanotoksykologii [10, 16]. Większość opublikowanych artykułów koncentruje się na cytotoksyczności nanomateriałów wobec ssaków lub wpływu nanocząstek na zwierzęta i bakterie. W literaturze natomiast jest niewiele doniesień na temat oddziaływania nanocząstek na organizmy roślinne. Rośliny od lat są stosowane, jako biowskaźniki do oceny potencjalnego zagrożenia środowiska. Organizmy te mogą być zaangażowane w drogę transportu nanocząstek i przyczyną ich bioakumulacji w łańcuchu pokarmowym [6, 18]. W ograniczonej liczbie publikacji odnośnie fitotoksyczności wykazano zarówno stymulację oraz inhibicję procesów fizjologicznych roślin wyższych pod wpływem różnych nanocząstek. Lu i wsp. zaobserwowali przyspieszenie kiełkowania i soi, pod wpływem mieszaniny nanokrzemu (SiO 2 ) i ditlenku tytanu (TiO 2 ) w niskich stężeniach, które zwiększyły aktywności reduktazy azotanowej, a co za tym idzie zdolność do absorbowania wody i nawozów, jak i stymulowanie systemu antyoksydacyjnego(inne źródło) [20]. Lee i wsp. badając wpływ nanocząstek Al 2 O 3 i ZnO na wzrost rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana), wykazali, że nawet stężenie 2000 mg/l nanotlenku glinu nie spowodowało zahamowania korzeni i rozwoju rośliny, natomiast stężenie 4000 mg/l nanotlenku cynku spowodowało inhibicję kiełkowania o 94 i całkowicie wstrzymało wydłużenie korzenia tej rośliny [10]. Z kolei Yang i Watts stwierdzili, że stężenie 2000 mg/l nanotlenku glinu hamowało wzrost korzeni pięciu gatunków roślin: kukurydzy, ogórka, soi, kapusty, marchwi [17]. Badania przeprowadzone przez Lin (2007) pokazały, iż nanotlenek cynku (ZnO) i nanocząstki Zn przy stężeniu 2000 mg/l przyczyniają się do zahamowania wydłużania korzenia u wszystkich badanych roślin (rzodkiew, rzepak, życica, sałata, kukurydza i ogórek). Stężenie inhibicyjne (IC 50) dla nanotlenku cynku i nanocząstek cynku oszacowano
Oddziaływanie wybranych nanocząsteczek na rośliny wyższe 113 na 50 mg/l dla rzodkiewki i 20 mg/l dla życicy i rzepaku. Dodatkowo wskazano, iż nanocząstki ZnO i Al 2 O 3 przy stężeniu 2000 mg/l hamują kiełkowanie kukurydzy [11]. Dane literaturowe wskazują także, że korzenie Allium cepa (cebula zwyczajna) w obecności nanotlenku kobaltu wykazały znaczne zmniejszenie długości po 72 h [6]. Przytoczone wyniki badań, chociaż wyraźnie zróżnicowane wskazują na możliwość negatywnego wpływu nanocząstek metali i ich tlenków ma procesy fizjologiczne roślin wyższych. Dostępne dane są jednak bardzo ograniczone, wyrywkowe i niewystarczające do oceny ryzyka wywołanego obecnością tych związków w środowisku. Stąd też istnieje konieczność dalszych badan nanocząstek w kierunku ich potencjalnej ekotoksyczności. W niniejszej pracy, zbadano fitotoksyczność nanotlenków glinu i cyrkonu za pomocą testu Phytotoxkit z zastosowaniem nasion Sorghum saccharatum (sorgo cukrowe), Lepidium sativum (rzeżucha) i Sinapis alba (gorczyca jasna). Zainteresowanie nanotlenkiem cyrkonu i nanotlenkiem glinu wynika między innymi z faktu, iż ich wpływ na środowisko i jego elementy głównie rośliny jest praktycznie nieznany. Nanocyrkon wykorzystywany jest do usuwania zanieczyszczeń z wodny m.in. arsenu, jako katalizator i w bioinżynierii do produkcji protez i implantów. Nanotlenki glinu to element nanokompozytów w filtrach przeciwsłonecznych, do produkcji szkła oporowego na zarysowania, materiałów ogniotrwałych i katalizatorów. 2. MATERIAŁY I METODY 2.1. BADANE ZWIĄZKI Nanotlenek cyrkonu (nanoproszek < 100 nm) i nanotlenek glinu (nanoproszek <50 nm) uzyskano z firmy Sigma-Aldrich. Właściwości badanych nanotlenków przedstawiono w tabeli 1. Roztwory podstawowe nanocyrkonu i nanoglinu sporządzano w wodzie destylowanej. Ze względu na zdolność tworzenia agregatów przez nanocząstki, uzyskane roztwory sonikowano przez 1 h za pomocą ultradźwiękowego dezintegratora typu MDM-10 (0,4 kw z częstotliwością 20 khz) w celu rozbicia nanoagregatów. Tabela 1. Właściwości badanych nanozwiązków Parametr Nanotlenek cyrkonu Nanotlenek glinu Wielkość cząsteczek < 100 nm < 50 nm Powierzchnia właściwa (m 2 /g) 25 m 2 /g > 40 m 2 /g
114 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ 2.2. BADANIE FITOTOKSYCZNOŚCI TEST PHYTOTOXKIT Test wczesnego roślin wyższych Phytotoxkit z zastosowaniem Sorghum saccharatum (sorgo cukrowe), Sinapis alba (gorczyca jasna) i Lepidium sativum (pieprzyca siewna) wykonano zgodnie z metodyką dostarczoną przez producenta testu firmę Microbiotest (Belgia) [15]. Standardową glebę wg OECD zanieczyszczano związkami w stężeniach 0,34 175 mg/kg s.m. gleby (przy ilorazie postępu geometrycznego szeregu rozcieńczeń q=2). Próby inkubowano w ciemności, przez 72h, w temperaturze 25 C. Po tym czasie, określono ilość kiełkujących nasion, długość korzeni i łodyg przy użyciu oprogramowania komputerowego do cyfrowej analizy obrazu UTHSCA ImageTool wersja 3.0. 3. PROCEDURY OBLICZENIOWE kiełkowania nasion, korzenia i łodygi określono na podstawie równania: A B x100 (1) A gdzie, A = średnia liczba nasion kiełkujących lub długości korzeni i łodygi w glebie kontrolnej, B = średnia liczba nasion kiełkujących lub długość korzeni i łodygi w glebie badanej. Najniższe stężenie toksykanta wywołujące efekty szkodliwe LOEC i najwyższe stężenia niewywołujące efektów szkodliwych NOEC wyznaczono stosując jednoczynnikową analizę wariancji i test Tukey a [1]. 4. WYNIKI BADAŃ W badanym zakresie stężeń nanotlenki cyrkonu i glinu oddziaływały szkodliwie na kiełkowanie, wzrost korzeni i łodyg Sorghum saccharatum, Sinapis alba i Lepidium sativum (tabela 2 i 3). W przypadku nanotlenku glinu przy stężeniu 175 mg/kg s.m
Oddziaływanie wybranych nanocząsteczek na rośliny wyższe 115 gleby obserwowano ponad 30 zahamowanie kiełkowania (S. saccharatum). U pozostałych roślin wartości te wynosiły L. sativum 25, S. alba 10 (tabela 3). Nanotlenek cyrkonu najbardziej wpływał na procesy fizjologiczne Sorghum saccharatum. Ograniczał wzrost łodygi w zakresie stężeń od 175 mg/kg s.m. gleby do 2,73 mg/kg s.m. gleby odpowiednio od 47 do 2,1, powodował inhibicję korzenia we wszystkich badanych stężeniach odpowiednio od 29,5 w najwyższym stężeniu do 3,9 w najniższym stężeniu, hamował również kiełkowanie tej rośliny w stężeniach od 175 mg/kg s.m. gleby do 10,93 mg.kg s.m. gleby odpowiednio od 33,3 do 11,1 (tabela 2). Nanocząstki cyrkonu powodowały również około 10 inhibicję kiełkowania Sinapis alba w stężeniach od 175 mg/kg s.m. gleby do 10,93 mg.kg s.m. gleby, inhibicje korzenia w całym badanym zakresie stężeń oraz inhibicję łodygi tylko w najwyższym badanym stężeniu wynoszącą 26,4. W odniesieniu do Lepidium sativum nanocząstki cyrkonu ograniczały kiełkowanie o 25 tylko w najwyższym stężeniu tego związku, powodowały inhibicję łodygi i korzeni w stężeniach od 175 mg/kg s.m. gleby do 21,81 mg/kg s.m. gleby. W przypadku roślin dwuliściennych gorczycy i rzeżuchy stwierdzono również stymulację łodygi (Sinapis alba) oraz stymulację kiełkowania, korzenia i łodygi (Lepidium sativum) zwiększającą się wraz z malejącymi stężeniami związków i wynoszą nawet 92,3 w przypadku łodygi L. sativum (tabela 2). Spośród wszystkich badanych roślin jednoliścienne sorgo wykazało również największą wrażliwość na działanie nanotlenku glinu. Związek ten ograniczał wzrost korzenia w całym badanym zakresie stężeń od 29,8 do 13,5, ograniczał również wzrost łodygi w stężeniach od 175 mg/kg s.m. gleby do 5,46 mg/kg s.m. gleby. W zakresie od 22,8 do 2,4., oraz powodował 42,9 inhibicję kiełkowania w najwyższym badanym stężeniu. W przypadku L. sativum największy wpływ nanocząstki Al 2 O 3 miały na wzrost łodygi powodując 32,8 inhibicję w najwyższym stężeniu związku. Nanocząstki glinu podobnie jak cyrkonu w niższych stężeniach stymulowały wzrost łodyg gorczycy, oraz kiełkowanie, wzrost łodygi, korzenia u rzeżuchy (tabela 3). Wyznaczone wartości LOEC-72t i NOEC-72t dla bioindykatorów w odniesieniu do całej rośliny wahały się w zakresie odpowiednio: od 0,68 mg/kg s.m. (nanocyrkon, Sorghum saccharatum) i 0,34 mg/kg s.m. (nanocyrkon, Sorghum saccharatum) do 43,75 mg/kg s.m (nanotlenek glinu, S.alba) i 43,75 mg/kg s.m. (nanocyrkon, S.alba). Jednoliścienne Sorghum saccharatum okazało się najbardziej wrażliwe na badane nanozwiązki (tabela 4 i 5).
Rodzaj próbki Stężenie 175 87,5 43,75 10,93 5,46 2,73 1,36 0,68 0,34 Tabela 2. Wpływ nanotlenku cyrkonu na inhibicję kiełkowania, korzenia i łodygi roślin wyższych kiełkowania 33,3 22,2 11,1 11,1 11,1 Sorghum saccharatum korzenia 29,5 28,3 27,5 27,0 26,9 25, 24,9 24, 14, 3,9 łodygi 47,0 44,1 35,8 24,6 21,1 10,2 2,1 kiełkowania 1 1 1 1 1 Sinapis alba korzenia 13,7 8,9 7,8 6,7 6,7 6,0 4,3 3,8 2,0 0,8 łodygi 26,4-2,1-8,1-16,5-16,4-20,2-21,0-30,3-34,6-46,6 kiełkowania 25,0-12,5-12,5-12,5-12,5-12,5-25.0-25.0 Lepidium sativum korzenia 18,0 10,3 9,0 3,9-0,9-5,3-12,1-18,9-20,3-42,1 łodygi 33,5 23,7 9,6 3,3 0,2-1,0-16,2-52,1-6 -92,3 116 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ Nanotlenek ZrO 2
Rodzaj próbki Stężenie 175 87,5 43,75 10,93 5,46 2,73 1,36 0,68 0,34 Tabela 3. Wpływ nanotlenku glinu na inhibicję kiełkowania, korzenia i łodygi roślin wyższych kiełkowania 42,9-28,6-28,6-28,6-28,6 Sorghum saccharatum korzenia 39,8 34,35 33,65 32,95 26,35 22,1 17,55 15,5 14,85 13,5 łodygi 22,8 15,2 4,1 3,8 3,7 2,4 kiełkowania 2 2 1 1 Sinapis alba korzenia 21,9 19,8 16,0 15,7 14,4 13,1 6,6 łodygi 10,8 7,7-0,5 -,3,6-11,1-26,0-34,1-36,9-46,3-52,5 kiełkowania 12,5 12,5-12,5-25,0-25,0-25,0 Lepidium sativum korzenia 24,7 13,5 12,9 10,55 7,7 2,3-4,4-4,8-5,25-12,7 łodygi 32,8 20,9 5,0 0k2-1,8-3,6-9,3-15,3-23,8-24,5 Oddziaływanie wybranych nanocząsteczek na rośliny wyższe 117 Nanotlenek Al 2 O 3
Rodzaj próbki Stężenie 175 87,5 43,75 10,93 5,46 2,73 1,36 0,68 0,34 Tabela 4. Wpływ nanotlenku cyrkonu w odniesieniu do roślin wyższych całej rośliny 38,25 36,20 31,65 25,80 24,00 17,95 13,50 8,85 2,50 1,95 Sorghum saccharatum LOEC- 0,68 NOEC- 0,34 całej rośliny 20,50 3,40-0,15-4,85-4,90-7,10-8,35-13,25-16,30-22,90 Sinapis alba LOEC- NOEC- 43,75 całej rośliny 25,75 17,00 9,30 3,60-0,35-3,15-14,15-35,50-40,15-67,20 Lepidium sativum LOEC- NOEC- 10,93 118 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ Nanotlenek ZrO 2
Rodzaj próbki Stężenie 175 87,5 43,75 10,93 5,46 2,73 1,36 0,68 0,34 Tabela 5. Wpływ nanotlenku glinu w odniesieniu do roślin wyższych Inhibicji całej rośliny Sorghum saccharatum 31,3 24,77 18,87 18,37 15,02 12,2 8,77 1,80-0,82 3,3 LOEC- 1,36 NOEC- 0,68 całej rośliny 12,25 8,30 3,65 1,65-2,20-10 -14,90-16,55-22,15-25,85 Sinapis alba LOEC- 43,75 NOEC- całej rośliny 28,75 17,20 8,95 5,375 2,95-0,65-6,85-15 -14,525-18,60 Lepidium sativum LOEC- 10,93 NOEC- 5,46 Oddziaływanie wybranych nanocząsteczek na rośliny wyższe 119 Nanotlenek A 2 O 3
120 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ 5. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Przeprowadzone badania ekotoksyczności dotyczące wpływu dwóch nanotlenków cyrkonu (ZrO 2 ) i glinu (Al 2 O 3 ) na wzrost i kiełkowanie trzech gatunków roślin: jednoliściennego Sorghum saccharatum i dwuliściennych S. alba. i L. sativum pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków: 1. Zarówno nanotlenek cyrkonu i glinu wpływały na procesy fizjologiczne roślin wyższych; 2. W wyższych stężeniach obserwowano inhibicje kiełkowania oraz korzeni i łodyg, w niższych natomiast stymulację tych procesów wzrastającą wraz ze zmniejszaniem się stężeń; 3. Najbardziej wrażliwe na działanie obydwu nanotlenków było jednoliścienne Sorghum saccharatum zarówno w odniesieniu kiełkowania oraz całej rośliny; 4. Uzyskane wartości NOEC dotyczące hamowania całej rośliny były znacznie niższe od uzyskanych dla pozostałych bioindykatorów; 5. W badanym zakresie stężeń nie udało się wyznaczyć wartości EC50-72t (Effect concetration, stężenie efektywne, hamujące w 50 dany proces fizjologiczny), ponieważ w żadnym ocenianym parametrów nie uzyskano 50. Można jedynie stwierdzić, że wartości te są > 175 mg/kg s.m. gleby; Niniejsze badania potwierdziły dane z piśmiennictwa wskazujące na możliwość i stymulacji procesów fizjologicznych roślin wyższych przez nanotlenki glinu i cyrkonu. Oddziaływanie nanocząstek na organizmy roślinne jest wiec procesem skomplikowanym. Zależy nie tylko od stężenia, ale również od szeregu właściwości nanozwiązków w tym m.in. od ich wielkości, zdolności tworzenia agregatów, sposobu transportu i interakcji z komórkami roślin [9]. Wyjaśnienie mechanizmów oddziaływania nanocząstek na procesy fizjologiczne roślin wymaga dalszych kompleksowych badań, w tym na poziomie molekularnym. LITERATURA [1] BERTHOUEX P.M., BROWN L.C., Statistic for environmental engineers, Lewis Publishers, C.R.C. Press Inc. 1994. [2] BRAR S.K, VERMA M., TYAGI R.D., SURAMPALLI R.Y., Engineered nanoparticles in wastewater and wastewater sludge Evidence and impacts, Waste Management, 2008, Vol. 30, No. 3, 504 520. [3] BRUNNER T.J., WICK P., MANSER P., SPOHN P., GRASS R.N., LIMBACH L.K., BRUININK A., STARK W.J., In vitro cytotoxicity of oxide nanoparticles: comparison to asbestos, silica, and the effect of particle solubility, Environmental Science & Technology, 2006, Vol. 40, No. 14, 4374 4381. [4] BYSTRZEJEWSKA-PIOTROWSKA G., GOLIMOWSKI J., URBAN P.L., Nanoparticles: Their potential toxicity, waste and environmental management, Waste Management, 2009, Vol. 29, No. 9, 2587 2595.
Oddziaływanie wybranych nanocząsteczek na rośliny wyższe 121 [5] FABREGA J., LUOMA S.N., TYLER C.R., GALLOWAY T.S., LEAD J.R., Silver nanoparticles: Behaviour and effects in the aquatic environment, Environment International, 2011, Vol. 37, No. 2, 517 531. [6] GHODAKE G., SEO Y.D., LEE D.S., Hazardous phytotoxic nature of cobalt and zinc oxide nanoparticles assessed using Allium cepa, Journal of Hazardous Materials, 2011, Vol. 186, No. 1, 952 955. [7] HONG F.S., YANG F., LIU C., GAO Q.,WAN Z.,GU F., WU C., MA Z., ZHOU J., YANG P., Influence of nano-tio2 on the chloroplast aging of spinach under light, Biological trace element research, 2005, Vol. 104, No. 3, 249 260. [8] LANGERUD B. R., SANDVIK M., Development of containerized Picea abies (L.) Karst. seedlings grown with heavy watering on various peat, perlite and mineral wool mixtures, New Forest, 1987, Vol. 1, No. 2, 89 99. [9] ŁEBKOWSKA M., ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ M., Występowanie i ekotoksyczność nanocząstek, Ochrona Środowiska, 2011,Vol. 33, No. 4, 23 26. [10] LEE C.W, MAHENDRA S., ZODROW K., LI D., TSAI Y.C., BRAAM J., ALVAREZ P.J., Developmental phytotoxicity of metal oxide nanoparticles to Arabidopsis thaliana, Environmental toxicology and chemistry, 2010, Vol. 29, No. 3, 669 675. [11] LIN D., XING B., Phytotoxicity of nanoparticles: inhibition of seed germination and root growth, Environmental pollution, Vol. 150, No. 2, 243 250. [12] LIU Q, ZHAO Y, WAN Y, ZHENG J, ZHANG X, WANG C, FANG X, LIN J., Study of the inhibitory effect of water-soluble fullerenes on plant growth at the cellular level, ACS nano, 2010, Vol. 4, No. 10, 5743 5748. [13] LU C.M., ZHANG C.Y., Wen J.Q., Wu G.R., Tao M.X., Research of the effect of nanometer materials on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism, 2002, Soybean Science, Vol. 21, No. 3, 168 171. [14] USENKO, C.Y., HARPER, S.L., AND TANGUAY, R.L., Fullerene C60 Exposure Elicits An Oxidative Stress Response in Embryonic Zebrafish, Toxicology and Applied Pharmacology, 2008, Vol. 229, No. 1, 44 55. [15] PHITOTOKKIT TM - MicroBioTests Inc., Mariakerke (Gent), Belgia. [16] WIESNER M.R., LOWRY G., ALVAREZ P.J.J., DIONYSIOU D., BISWAS P., Assessing the risks of manufactured nanomaterials, Environmental science technology, 2006, Vol. 40, No. 14, 4336 4345. [17] YANG L., WATTS D.J. Particle surface characteristics may play an important role in phytotoxicity of alumina nanoparticles, Toxicology Letters, 2005, Vol. 158, No. 2158, 122 132. THE EFFECT OF SELECTED NANOPARTICLES ON HIGHER PLANTS Increased production of nanomaterials and their widespread use contributes to the spread of nanoparticles in the environment. Published data indicate that, they are stable in water, chemical reactivity, and their small dimensions allow their rapid penetration into tissues and organs. Therefore, harmful effects may cause in aquatic and terrestrial organisms. This paper presents results of toxicological assessment of two types of metal oxide nanoparticles: nanoaluminium (Al2O3) and nanozirconium (ZrO2) in relation to higher terrestrial plants: Sorghum saccharatum, Lepidium sativum and Sinapis alba in phytotoxkit test. Studies have been conducted in the concentration range 175 0,34 mg / kg s.m. soil. The highest harmfulness in relation to germination S. saccharatum was observed in zirconium nanooxide. However, tested nanooxides did not influence significantly the germination of other plants. Sorghum saccharatum seems to be more sensitive to Al2O3 nanooxides. They reducing stem elongation, germination and root growth
122 N. CHRZANOWSKA, M. ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ by 47, 33 and 29,5 in the highest concentration tested. Designated NOEC and LOEC values in relation to whole-plant growth inhibition of bioindicators for aluminum nanooxide was 1,36 mg/kg s.m. and 0,68 mg/kg s.m. (S. saccharatum), 10,93 mg/kg s.m. and 5,46 mg/kg s.m. (L. sativum) also 43,75 mg/kg s.m. and mg/kg s.m. (S. alba), respectively. For zirconium nanooxide NOEC and LOEC was 0,68 mg/kg s.m. and 0,34 mg/kg s.m. (S. saccharatum), mg/kg s.m. and 10,93 mg/kg s.m. (L. sativum), 43,75 mg/kg s.m. and mg/kg s.m.(s. alba). Monocots Sorghum saccharatum was most limited by both the aluminum and zirconium nanooxides.