Các sản phẩm được bọc phủ các hạt nano titan điôxit (nTiO2) thường có độ trắng bóng thuần khiết. Do đó, từ những năm 1990 các nhà sản xuất đã bổ sung hóa chất này vào nhiều loại sản phẩm tiêu dùng, ví dụ mỹ phẩm, sơn và cả thực phẩm.

Sau khi sử dụng, nTiO2 thường bị thải ra sông ngòi thông qua các hệ thống xử lý nước thải. Phần lớn các nghiên cứu về độc tính của nTiO2 từ trước đến nay đều tập trung vào tác động của nó đối với sức khỏe của con người, nhưng các nhà nghiên cứu môi trường thuộc Đại học Northeastern mới đây đã tìm cách nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu nano này đối với sinh vật sống ở dưới nước.

Các nhà nghiên cứu đã chọn Anabaena variabilis - một loại vi khuẩn lam phổ biến, đôi khi còn gọi là tảo lam - vì nó có khả năng quang hợp và cố định nitơ. Họ đã nuôi cấy vi khuẩn lam này trong các lượng huyền phù nTiO2 khác nhau. Để đánh giá ảnh hưởng của các hạt nano, các nhà nghiên cứu đã theo dõi những thay đổi trong sự phát triển và cấu trúc của các tế bào, ví dụ quá trình sản xuất các hạt protein cyanophycin grana (CGP). Các khảo sát trước đây cho thấy các sinh vật thường tổng hợp protein giàu nitơ này trong những môi trường có ảnh hưởng bất lợi đến chúng.

Trong nghiên cứu trên, khi hàm lượng nTiO2 tương tự như trong nước thải thì sự tăng trưởng của vi khuẩn Anabaena variabilis giảm 90%. Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy cỡ hạt CGP tăng lên theo hàm lượng hạt nano và thời gian phơi nhiễm. Khi vi khuẩn bị phơi nhiễm mức TiO2 cao, trong vòng 96 giờ các hạt CGP chiếm trên 16% diện tích mặt cắt ngang của tế bào, so với dưới 1% ở nhóm đối chứng.

Các quan sát trên cho thấy nTiO2 có thể phá hủy chu kỳ cacbon và nitơ ở các hệ sinh thái dưới nước. Trong thời gian tế bào tăng trưởng chậm, quá trình quang hợp tạm dừng và sự hấp thụ CO2 của tế bào giảm. Mặt khác, quá trình tổng hợp các hạt CGP sẽ đưa nitơ đã liên kết ra khỏi quá trình sản xuất các hợp chất nitơ vô cơ mà vi khuẩn thường thải ra môi trường.

Tuy nhiên, độc tính của nTiO2 cũng có thể được ứng dụng trên thực tế, chẳng hạn việc sử dụng nTiO2 để xử lý nước có thể giúp hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lam trong các hệ thống nước khép kín, ví dụ các tháp làm lạnh.

N.H

Theo Chemical & Engineering News, 09/2010