Los últimos 10 años han visto un aumento en el uso de pequeñas sustancias llamadas nanomateriales en agroquímicos como pesticidas y fungicidas. La idea es brindar más protección contra las enfermedades y mejores rendimientos para los cultivos, al mismo tiempo que disminuye la cantidad de toxinas rociadas en los campos agrícolas.

Pero cuando se combina con la escorrentía de nutrientes de tierras de cultivo fertilizadas y pastos llenos de estiércol, Estos "nanoplaguicidas" también podrían significar brotes de algas más tóxicas para los arroyos cercanos, lagos y humedales, encuentra un nuevo estudio.

Los resultados aparecen el 25 de junio en la revista. Aplicaciones ecológicas .

Demasiado pequeño para ver con todos los microscopios excepto los más potentes, Los nanomateriales artificiales son sustancias fabricadas con un diámetro inferior a 100 nanómetros. muchas veces más pequeño que el ancho de un cabello.

Su nanoescala les da diferentes propiedades químicas y físicas de sus contrapartes a granel, incluyendo más área de superficie para reacciones e interacciones.

Esas interacciones podrían intensificar la proliferación de algas nocivas en los humedales, según experimentos dirigidos por Marie Simonin, un asociado postdoctoral con la profesora de biología Emily Bernhardt en la Universidad de Duke.

Nanotubos de carbono y diminutas partículas de plata, El dióxido de titanio y otros metales ya se agregan a cientos de productos comerciales para hacer que todo sea más rápido, electrónica más ligera, tejidos autolimpiantes, y empaques de alimentos más inteligentes que pueden monitorear el deterioro de los alimentos. También se utilizan en granjas para fertilizantes y pesticidas para plantas de liberación lenta o controlada y para una entrega más específica. y porque son eficaces en dosis más bajas que los productos convencionales.

Estas y otras aplicaciones han generado un gran interés e inversión en nanomateriales. Sin embargo, los riesgos potenciales para la salud humana o el medio ambiente no se comprenden completamente, Dijo Simonin.

La mayoría de los 260, 000 a 309, 000 toneladas métricas de nanomateriales producidos en todo el mundo cada año se desechan finalmente en vertederos, según un estudio previo. Pero del resto, hasta 80, 400 toneladas métricas por año se liberan al suelo, y hasta 29, 200 toneladas métricas terminan en cuerpos de agua naturales.

"Y estos contaminantes emergentes no terminan solo en los cuerpos de agua, "Dijo Simonin." Probablemente coexistan con la escorrentía de nutrientes. Es probable que interactúen varios factores estresantes ".

Los brotes de algas ya azotan las aguas contaminadas en todo el mundo, dijo Steven Anderson, analista de investigación en el Bernhardt Lab de Duke y uno de los autores de la investigación.

La contaminación por nitrógeno y fósforo llega a los humedales y vías fluviales en forma de escorrentías agrícolas y aguas residuales no tratadas. Los nutrientes excesivos hacen que las algas crezcan sin control, creando una capa espesa de espuma verde o limo en la superficie del agua que impide que la luz solar llegue a otras plantas.

Estas "floraciones" alimentadas por nutrientes eventualmente reducen los niveles de oxígeno hasta el punto en que los peces y otros organismos no pueden sobrevivir. creando zonas muertas en el agua. Algunas floraciones de algas también liberan toxinas que pueden enfermar a las mascotas y a las personas que las tragan.

Para averiguar cómo los efectos combinados de la escorrentía de nutrientes y la contaminación por nanopartículas afectarían este proceso, llamada eutrofización, los investigadores instalaron 18 tanques separados de 250 litros con fondos arenosos en pendiente para imitar pequeños humedales.

Cada tanque al aire libre estaba lleno de agua, suelo y una variedad de plantas y animales de los humedales, como algas acuáticas y peces mosquito.

Durante el transcurso del experimento de nueve meses, algunos tanques recibieron una dosis semanal de nitratos y fosfatos que promueven las algas, como los que se encuentran en los fertilizantes, algunos tanques tienen nanopartículas, ya sea de cobre o de oro, y algunos tanques tienen ambos.

En el camino, los investigadores monitorearon la química del agua, crecimiento y metabolismo de plantas y algas, y acumulación de nanopartículas en tejidos vegetales.

"Los resultados fueron sorprendentes, "Dijo Simonin. Las nanopartículas tenían efectos diminutos individualmente, pero cuando se agregan junto con los nutrientes, Incluso concentraciones bajas de nanopartículas de oro y cobre utilizadas en fungicidas y otros productos convirtieron el agua que alguna vez fue clara en un color turbio de sopa de guisantes. su superficie cubierta con esteras malolientes de color verde brillante de algas flotantes.

Durante el transcurso del experimento, las grandes floraciones de algas fueron más de tres veces más frecuentes y más persistentes en tanques donde se agregaron nanopartículas y nutrientes que donde se agregaron nutrientes solos. El crecimiento excesivo de algas también redujo el oxígeno disuelto en el agua.

Aún no está claro cómo la exposición a las nanopartículas cambia el delicado equilibrio entre las plantas y las algas mientras compiten por los nutrientes y otros recursos. Pero los resultados sugieren que las nanopartículas y otras "sustancias químicas sintéticas a base de metales pueden estar desempeñando un papel subestimado en las tendencias mundiales de aumento de la eutrofización". ", dijeron los investigadores.