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The shape and speciation of Ag nanoparticles drive their impacts on organisms in a lotic ecosystem

Authors :
Corinne Chanéac
Mélanie Auffan
Mark R. Wiesner
Bernard Angeletti
Jean-Yves Bottero
Lenka Brousset
Jérôme Rose
Alain Thiéry
E. Morel
Julien Issartel
Marie Tella
Clément Levard
Jean-Louis Hazemann
Catherine Santaella
Mohamed Barakat
Philippe Ortet
Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Laboratoire d'Ecologie Microbienne de la Rhizosphère et d'Environnements Extrêmes (LEMIRE)
Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM)
Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE)
Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Analyses des eaux, sols et végétaux (US Analyses)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST)
Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Université (SU)
Matériaux, Rayonnements, Structure (NEEL - MRS)
Institut Néel (NEEL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)
Duke University [Durham]
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)European Commission
ANR-10-NANO-0006,MESONNET,Utilisation de mésocosmes terrestres et aquatiques en réseau pour l'évaluation du risque associé à la dispersion de nanoparticules manufacturées(2010)
European Project: 310584,EC:FP7:NMP,FP7-NMP-2012-LARGE-6,NANOREG(2013)
Novel Advanced Nano-Objects (LCMCP-NANO)
Matériaux Hybrides et Nanomatériaux (LCMCP-MHN)
Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS)
Source :
Environmental science‎.Nano, Environmental science‎.Nano, 2020, 7, pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental science‎.Nano, Royal Society of Chemistry, 2020, 7 (10), pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental science‎.Nano, Royal Society of Chemistry, 2020, 7, pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental Science. Nano
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Silver nanomaterials with different shapes (spheres, plates, wires, rods, cubes) are valued by industries and scientists for their shape-dependent properties which make them useful for diverse applications. In a saferby-design perspective, controlling the shape of Ag nanomaterials could be an option to increase their properties while lowering either their hazard or their exposure potentials. Nine indoor aquatic mesocosms reproducing a lotic ecosystem were contaminated with chronic low-level additions of Ag nanospheres (Sp-Ag) and nanoplates (Pl-Ag) for a month. A shape-dependent impact under such environmentally relevant exposure conditions was observed. Pl-Ag induced a moderate oxidative stress in adult Gammarus fossarum (after molting) and a hormesis effect on planktonic microbial communities, while Sp-Ag had no effect. In an environmental risk perspective, our results highlight which ecological niches of a lotic ecosystem would be more impacted by Pl-Ag: (i) >72% of the total Ag was found fully sulfidized in surficial sediment and had only a moderate impact on benthic macro-organisms, (ii) only 11% to 15% of the Ag remained in the water column after 1 month, but Ag was under a more reactive speciation that impacts the planktonic community.

Details

Language :
English
ISSN :
20518153
Database :
OpenAIRE
Journal :
Environmental science‎.Nano, Environmental science‎.Nano, 2020, 7, pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental science‎.Nano, Royal Society of Chemistry, 2020, 7 (10), pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental science‎.Nano, Royal Society of Chemistry, 2020, 7, pp.3167-3177. ⟨10.1039/d0en00442a⟩, Environmental Science. Nano
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f3eed0f46170a0d249a00a47414d8e98