De risico’s van chemische stoffen hangen af van de mate van blootstelling en het niveau waarbij schadelijke effecten optreden. Rekenmodellen kunnen deze risico’s in zekere mate voorspellen. Voor het schatten van de mate van blootstelling aan nanodeeltjes zijn verschillende rekenmodellen beschikbaar, zoals SimpleBox4nano en nanoDUFLOW.

Met het SimpleBox4nano-model is tegemoet gekomen aan de behoefte om de huidige SimpleBox-methode zoals gebruikt in REACH Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals , geschikt te maken voor nanomaterialen. In recent onderzoek, geleid door de Radboud Universiteit en het RIVM, is dit model getest op de mate van onzekerheid van de uitkomst. Dit is gedaan aan de hand van drie metaaloxide-nanodeeltjes: titaniumdioxide, zinkoxide en ceriumdioxide.

De grootste onzekerheid in uitkomsten van het model werd veroorzaakt door onduidelijkheid over de hoeveelheid nanomaterialen die daadwerkelijk in het milieu terechtkomen. Dat nanodeeltjes in het milieu samenklonteren met de vele aanwezige natuurlijke deeltjes (klei, sediment, organisch stof) was al bekend, en de modelresultaten bevestigen dit. De door het model geschatte concentratie van niet-samengeklonterde, vrije nanodeeltjes was heel laag in vergelijking met de concentratie van samengeklonterde nanodeeltjes.

In een tweede onderzoek, onder leiding van de Wageningen Universiteit, is een statistische methode ontwikkeld, waarmee risico’s beter geschat kunnen worden als er  weinig data beschikbaar zijn. Het modelleren van de blootstelling wordt gecombineerd met het schatten van de concentratie waarbij schadelijke effecten kunnen voorkomen. Dit is voornamelijk nuttig omdat effectstudies met nanodeeltjes vaak beperkt beschikbaar zijn. De onderzoekers hebben daarnaast ook een methode ontwikkeld om vast te stellen waar de onzekerheid in de risicoschatting vandaan komt, zodat deze onzekerheid mogelijk door vervolgstudies verkleind kan worden. Deze methode is getest op humane- en milieurisicobeoordeling en blijkt te werken. De methode is nuttig gebleken voor de milieurisicobeoordeling van nanodeeltjes van titaniumdioxide in water.

Uit de resultaten blijkt verder dat er een lager risico is wanneer alleen vrije, niet-samengeklonterde nanodeeltjes als relevante blootstelling gebruikt worden. Wanneer ook de samengeklonterde deeltjes als relevante blootstelling meegenomen worden, neemt het risico toe. In het testen van de schadelijke effecten gebruikt men alleen maar vrije nanodeeltjes en effectconcentraties worden dus alleen hierop gebaseerd. Meer onderzoek is nodig naar nanodeeltjes die zijn samengeklonterd met natuurlijke deeltjes om meer inzicht in de blootstelling en opname in organismen te verkrijgen.

RIVM/KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie overweging

Voor het screenen van nanomaterialen op milieurisico’s zijn inmiddels bruikbare methoden beschikbaar. De eerste versie van SimpleBox4nano is toegankelijk voor iedereen op www.rivm.nl/simplebox als spreadsheet in Microsoft Excel en wordt momenteel verbeterd als onderdeel van het Europese project NanoFASE. De methode voor het combineren en schatten (inclusief onzekerheid) van de risico’s van nanomaterialen (combinatie blootstelling en effecten) is momenteel alleen wetenschappelijk toepasbaar. Voor bredere toegankelijkheid zou de methode moeten worden verwerkt in een gebruikersvriendelijke tool. De basismethoden voor een eerste verkenning van de milieurisico’s van nanomaterialen zijn inmiddels wel beschikbaar, maar gebruiksvriendelijke tools voor gebruik hiervan nog niet. Een goed voorbeeld is de ontwikkeling van een tool hiervoor in het Europese project GUIDEnano, welke dit jaar beschikbaar moet komen.

De grootste lacune in data en kennis ligt momenteel nog op het gebied van de koppeling van effecten aan blootstelling. Dit komt mede doordat nanomaterialen vaak samenklonteren met van nature voorkomende deeltjes, zoals klei, sediment of organische stof (zwevend stof) in water. Het is momenteel niet of zeer slecht bekend welke (al dan niet samengeklonterde vormen van) nanodeeltjes precies worden opgenomen in organismen.

Dit zorgt voor onzekerheid in het schatten van de milieurisico’s, omdat er geen rekening wordt gehouden met de milieurelevante samenstelling van het nanodeeltje, zoals het niet of wel samengeklonterd zijn met natuurlijke deeltjes. Verschillende blootstellingsmodellen zoals SimpleBox4nano houden hier wel rekening mee, maar in de testmethoden voor het schatten van de effectconcentraties wordt niet of nauwelijks naar samenstelling van nanodeeltjes gekeken. De oplossing hiervoor ligt voor een deel in de statistische methoden die nu beschikbaar zijn. Deze kunnen worden ingezet om rekenkundig het verschil tussen de gebruikte samenstelling in (huidige) standaard testmethoden en de voorspelde samenstelling in het milieu te koppelen. De mogelijkheid hiervoor werd al door anderen voorgesteld, door middel van het afleiden van een factor waarbij de oorspronkelijke effectmetingen worden gecorrigeerd voor (verminderde) beschikbaarheid doordat nanodeeltjes in een klont zitten in plaats van vrij beschikbaar zijn. De verwachting is namelijk dat samenklonteren zal leiden tot een lagere beschikbaarheid van de nanodeeltjes in deze klonten, waardoor de risico’s lager zullen zijn. Het omgekeerde kan echter ook gebeuren, waarbij de beschikbaarheid groter wordt juist omdát nanomaterialen in deeltjes voorkomen die als voedsel dienen en dus actief worden opgenomen door organismen. Echter kunnen de benodigde data voor het afleiden van deze factor vooralsnog alleen door metingen verkregen worden. Hierdoor blijft dit een obstakel voor een vlotte risicobeoordeling van nieuwe nanomaterialen. Er moet dus meer aandacht worden gegeven aan het ontwikkelen van rekenmodellen die de opname en kinetiek van nanomaterialen in organismen voorspellen. Verder onderzoek gebeurt onder andere in verschillende lopende EU European Union projecten zoals NanoFASE en FutureNanoNeeds.