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Application of nanoparticle tracking analysis for characterising the fate of engineered nanoparticles in sediment-water systems

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Journal of Environmental Sciences 2018年第2期30卷 62-71页

作者： Ping Luo Alejandro Roca Karen Tiede katie privett Jiachao Jiang John Pinkstone Guibin Ma Jonathan Veinot Alisatair Boxall School of Environment Science and Spatial informatics Chinese University of Mining and Technology Department of Physics University of York Centre for Chemical Safety and Stewardship (CCSS) Food and Environment Research Agency (FERA) Environment Department University of York Department of Chemistry University of Alberta

Novel applications of nanotechnology may lead to the release of engineered nanoparticles（ENPs）, which result in concerns over their potential environmental hazardous impact. It is essential for the research workers to be able to quantitatively characterise ENPs in the environment and subsequently to assist the risk assessment of the ENPs. This study hence explored the application of nanoparticle tracking system（NTA） to quantitatively describe the behaviour of the ENPs in natural sediment-water systems. The NTA allows the measurement of both particle number concentration（PNC） and particle size distribution（PSD） of the ENPs. The developed NTA method was applied to a range of gold and magnetite ENPs with a selection of surface properties. The results showed that the positively-charged ENPs interacted more strongly with the sediment than neutral and negatively-charged ENPs. It was also found that the citrate coated Au ENPs had a higher distribution percentage（53%） than 11-mercaptoundecanoic acid coated Au ENPs（20%） and citrate coated magnetite ENPs（21%）. The principles of the electrostatic interactions between hard（and soft） acids and bases（HSAB） are used to explain such behaviours; the hard base coating（i.e. citrate ions） will interact more strongly with hard acid（i.e. magnetite） than soft acid（i.e. gold）.The results indicate that NTA is a complementary method to existing approaches to characterise the fate and behaviour of ENPs in natural sediment.

关键词： Quantitative characterisation Hard and soft acids and bases Fate of engineered nanoparticles Nanoparticle tracking system Particle number concentration Particle size distribution

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