Effect of silver nanoparticles on water quality and phytoplankton communities in fresh waterbody

Abstract

This study aims to investigate the potential effects of environmental variables and the toxicity of nanosilver colloids synthesized by chemical reduction method on growth and development of phytoplankton community (the Microcystis genus dominance) in the eutrophication Tien lake water, Hanoi city, Vietnam. The variables analyzed including: physical (pH and Turbidity), chemical (content of NH4+, PO43- and silver metal), biological (content of Chlorophyll-a, cell density). The characteristic of nanomaterial was confirmed by using UV-visible spectrophotometer, TEM and HR-TEM methods. The obtained silver nanoparticles (AgNPs) showed that their spherical form and uniform size varied from 10 to 15 nm. The experimental results showed that the samples treated with AgNPs inhibition on growth against M. aeruginosa at concentration 1 mg/l after 8 days. The content of silver in aquarium water decreased from 1 mg/l (D0) to 0.8 mg/l (D8). The contents of chlorophyll-a of phytoplankton community, including Microcystis genus in samples exposed with AgNPs were declined from 11.27 ± 0.56g/L (D0) to 1.98 ± 0.37 g/L (D8) . The environmental variables such as: pH, temperature, dissolved oxygen, turbidity, ammonium, phosphate... in the experiment were below the limit of the Vietnam Standard 08:2015/MONRE for surface water quality. Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của vật liệu nano bạc tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học đến sinh trưởng và phát triển của quần xã thực vật nổi (chủ yếu là chi Microcystis) trong nước hồ Tiền phú dưỡng, tại Hà Nội, Việt Nam. Các thông số phân tích bao gồm: thủy lý (pH và độ đục), hóa học (hàm lượng amoni, photphat và hàm lượng bạc kim loại), sinh học (hàm lượng chất diệp lục, mật độ tế bào). Đặc trưng của vật liệu được xác định bằng các phương pháp quang phổ UV-VIS, TEM và HR-TEM. Vật liệu nano bạc có dạng hình cầu, kích thước đồng nhất trong khoảng 10-15nm. Kết quả thử nghiệm sau 8 ngày cho thấy các mẫu có bổ sung vật liệu nano bạc ức chế sinh trưởng đối với vi khuẩn lam M. aeruginosa ở nồng độ 1mg/l. Hàm lượng bạc kim loại giảm từ 1 mg/l (ngày đầu tiên) xuống còn 0.8 mg/l (vào ngày cuối cùng). Sinh khối thực vật nổi trong đó có chi Microcystis trong mẫu xử lý với AgNPs đã giảm tương ứng từ 11.27 ± 0.56 g/L (ngày đầu tiên, D0) xuống 1.98 ± 0.37 g/L (ngày cuối cùng, D8). Các thông số môi trường của nước hồ đều nằm dưới giới hạn cho phép của QCVN 08:2015/BTNMT đối với chất lượng nước mặt.