Effect of UV lightt irradiation on fullerenes in environmental matrices

Abstract

[ENG]Fullerenes are carbon-based nanomaterials that are receiving increasing interest due to their application in novel technologies. They are spherical or ellipsoidal molecules that consist of sp2 hybridized carbon. Fullerenes can be also functionalized by the attachment of chemical groups to their surface or the inclusion of atoms within their structure. The resulting fullerene derivatives usually preserve the same physical and chemical properties of the pristine fullerene. These novel materials have great potential application and their production is expected to increase in the next future. However, little is known about their environmental fate and toxicity and few studies focused on these topics. This project focuses on ultraviolet light effect in low concentrations of fullerenes, in the top layer of sandy soil and in ultrapure water. Environmental matrices were amended with fullerenes and exposed to light. The samples were then extracted and analyzed with HPLC-UV. Results point a clear degradation effect in soil and water, especially in the short term of the incubation. In soil (1.8mm thick), the degradation rate was the same when either UV-A, B or C were applied suggesting a role of the matrix in the process. In water the losses of fullerenes seems to be related with the energy of the light applied and, the results obtained in low concentrations agrees with those from other works referenced. In water the degradation seems directly produced by UV-light, and UV-C shown the strongest effect.[SPA]Los fullerenos son nanomateriales basados en carbono que están recibiendo un interés creciente debido a su aplicación en las nuevas tecnologías. Son moléculas esféricas o elipsoidales que constan de hibridación sp2 en sus carbonos. Los fullerenos pueden ser funcionalizados también por la unión de grupos químicos a su superficie o la inclusión de átomos dentro de su estructura. Los derivados resultantes de los fullerenos, generalmente conservan las mismas propiedades físicas y químicas del fullereno precursor. Estos nuevos materiales presentan un amplio potencial de aplicación y se espera que su producción aumente en el futuro próximo. Sin embargo, poco se sabe acerca de su destino ambiental y su toxicidad y pocos estudios tratan estos temas. Este proyecto se centra en el efecto de la luz ultravioleta en los fullerenos a bajas concentraciones, en la capa superior de suelo arenoso y en el agua ultrapura. Estas matrices medio ambientales fueron modificadas con fullerenos y expuestas a la luz UV. Las muestras se extrajeron y analizaron con HPLC-UV. Los resultados indican un efecto claro en la degradación del suelo y el agua, especialmente en las incubaciones a corto plazo. En el suelo (1,8 mm de espesor), la velocidad de degradación fue la misma tanto en UV-A, B o C, lo que sugiere un papel de la matriz en el proceso. En el agua, las pérdidas de los fullerenos parecen estar relacionadas con la energía de la luz aplicada y los resultados obtenidos a baja concentración están de acuerdo con los de otras publicaciones referenciadas. En el agua la degradación parece producida directamente por la luz UV, donde UV-C muestra el efecto más fuerte.