Сравнение воздействия на экосистемы ультрафиолетовых фильтров в солнцезащитных средствах на основе наноматериалов и органических соединений

Введение: Как наноразмерные частицы оксида цинка и диоксида титана (nZnO и nTiO), так и органические химические ультрафиолетовые (УФ) фильтры являются активными компонентами солнцезащитных средств и защищают от рака кожи, однако данные о влиянии попадания таких средств в водные экосистемы ограничены. Чтобы оценить последствия включения наночастиц в состав солнцезащитных средств за последние два десятилетия, мы выбрали конечные точки, чувствительные к потенциальным рискам различных УФ-фильтров: образование реактивных форм кислорода под действием солнечного света в воде и нарушение развития эмбрионов данио-рерио. Сначала мы разработали методику извлечения наночастиц из солнцезащитных средств с помощью органических растворителей. У эмбрионов данио-рерио, подвергавшихся воздействию наночастиц, используемых в солнцезащитных средствах, в концентрациях на уровне частей на миллион отмечались лишь ограниченные токсикологические эффекты; частицы nZnO, по-видимому, были несколько более токсичны, чем nTiO, при наивысших концентрациях. Напротив, семь органических УФ-фильтров не влияли на эмбриогенез данио-рерио при концентрациях, соответствующих растворимости в воде, или близких к ней. Во-вторых, чтобы смоделировать выраженные фотоинициированные реакции после попадания в воду, мы исследовали разложение метиленового синего (MB) под действием УФ-излучения. nTiO из солнцезащитного средства вызывал исчезновение MB в 10 раз быстрее, чем nZnO, и по скорости фотокаталитического разложения приближался к коммерческому фотокатализатору nTiO (P25). Органические УФ-фильтры не вызывали измеримого разложения MB. Наконец, мы оценили, что концентрация наночастиц солнцезащитных средств в поверхностных водах на уровне 1–10 ppm может приводить к таким же стационарным концентрациям гидроксильных радикалов, как и естественно встречающиеся фульвовые кислоты под действием солнечного излучения. Включение наночастиц в солнцезащитные средства может повышать концентрацию реактивных форм кислорода в окружающей среде, хотя и в ограниченной степени, что способно влиять на превращение растворенных веществ и потенциально затрагивать процессы в экосистемах.