Ein Modell zur Berechnung der Silberionenkonzentration in Gewässern, gelöst aus Silbernanopartikeln oder Silbernitrat

Die Freisetzung von Silberionen (Ag+) aus Silbernanopartikeln (AgNPs) ist ein zentraler Aspekt der Toxizität und ökologischen Bedeutung von AgNPs. In bisherigen Studien wurden die toxikologischen Aspekte von AgNPs und das Verhalten/der Verbleib der AgNPs in den Vordergrund gestellt. Da sich Ag+ aus AgNP löst und toxisch für aquatische Organismen ist, wurde die Ag+-Freisetzung als ein Faktor für die Toxizität betrachtet. Die Konzentration an Ag+ ließ sich dabei nur schwer anhand bestehender Modelle kalkulieren und prognostizieren. Zur Überprüfung eines bestehenden Modells wurden die Gewässerparameter aus den Versuchen in das „PHREEQC“-Modell übertragen und die Ag+-Konzentration in der Wasserphase für jeweils AgNPs und AgNO3 (Silbernitrat) kalkuliert. Die berechneten Ergebnisse aus dem „PHREEQC“-Modell waren dabei nicht zuverlässig, da die Abweichungen gegenüber den experimentellen Daten hoch waren (> 1.000 % Abweichung im Mittel). Daher erfolgte die Entwicklung eines neuen empirischen Modells, abgestimmt auf AgNPs und AgNO3. In dem neu entwickelten Modell wird der Ansatz verfolgt, mit der experimentell ermittelten Gesamtsilberkonzentration in der Wasserphase, gemessen während einer Mikrokosmenstudie unter Laborbedingungen, sowie weiteren Wasserparametern wie pH, gelöster organischer Kohlenstoff, Leitfähigkeit und Sauerstoffsättigung die Ag+-Konzentration zu berechnen. Die prozentualen Abweichungen von gemessenen und berechneten Ag+-Konzentrationen können im Mittel mit 15,3 % für AgNPs (NM-300K) und 30,3 % für AgNO3 angegeben werden. Die Anwendung des entwickelten Modells mit Daten aus der Literatur zeigte die Übertragbarkeit des Modells auf andere Untersuchungen und dessen Zuverlässigkeit.