Impact of silver nanoparticles in wastewater on heavy metals transport in soil and their uptake by radish plants

In agriculture, wastewater is widely applied in irrigation due to its accessibility and nutrient content. Meanwhile, the threat of contaminants in wastewater must not be ignored. Depending on the origin and type of wastewater, concerns about its use for irrigation differ. Currently, with nanoparticles being introduced more and more into the environment, these could have various interactions with other existing pollutants. The interaction between nanoparticles and heavy metals is of particular interest because heavy metals are major pollutants in most types of wastewater. Studies about their interaction under a simple environmental matrix have been done, but there is a lack of information on the more complicated and realistic environmental situations.To this end, this research aimed to study the interaction between a type of commonly-used nanoparticle (silver nanoparticles) and heavy metals in wastewater; specifically, its impact on soil and on a root vegetable (radish) was analyzed. Radish was grown under controlled conditions and irrigated with different treatments (freshwater, wastewater, freshwater with nanoparticles and wastewater with nanoparticles), while synthesized wastewater was premixed with synthesized silver nanoparticles before applying. The concentration and distribution of several heavy metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Zn) were determined both in the soil and in plant tissues after 57 days of growing. In the soil matrix, there was no significant effect of nanoparticles on the heavy metal concentrations. But the existence of silver nanoparticles significantly increased (p<0.05) the concentration of several heavy metals in plant tissues, namely Cr (126.6%), Cu (30%), Fe (63.7%), Pb (71.9%) and Zn (81.1%). Moreover, the plant leaf performance (greenness, NDVI and photosynthesis) improved with the interaction of silver nanoparticles, while the plant biomass (radish) decreased by almost half. This is possibly due to the increasing concentrations of heavy metals in plant tissues, which caused toxicity to the plant growth.These results proved that there was an interaction between silver nanoparticles and heavy metals and indicated that they could adversely affect crop growth by increasing the plant uptake of heavy metals. However, the mechanism of this interaction is still unclear and needs further research.Les eaux usées sont souvent utilisées dans l’agriculture grâce à leur accessibilité et aux substances nutritives. En même temps, on ne devrait pas ignorer la menace des contaminants dans les eaux usées. Les concernes différent et dépendent des régions et des pollutions divers. En tant que contaminant nouveau, les nanoparticules sont introduites à l’environnement de plus en plus actuellement. Elles pourraient interagir avec les autres polluants qui existent déjà dans les eaux usées. Particulièrement, l’interaction entre la nanoparticule et les éléments-traces métalliques est d’intérêt, car l’éléments-trace métallique porte la majorité de pollution dans n’importe quel genre des eaux usées. Il y a des études disponibles sur l’interaction dans les matrices simples, mais on manque encore la connaissance sur les situations plus compliquées.À cette fin, cette recherche avait visé l’interaction entre un type de nanoparticule (les nanoparticules d’argent) qui est utilisée assez souvent dans l’industrie et les éléments-traces métalliques dans les eaux usées. Notamment, leurs influences sur le sol et un légume-racine (le radis) ont été analysées. Les radis ont été cultivés sous les conditions contrôlées, avec les irrigations des eaux usées synthétisées et les nanoparticules d’argent avant d’application. La concentration et la répartition des certains éléments-traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Zn) ont été analysées après 57 jours de cultivation, autant pour le sol que pour les radis. Dans le sol, il y n’avait pas d’effet des nanoparticules d’argent sur les concentrations des éléments-traces métalliques. Pourtant, l’existence des nanoparticules d’argent a augmenté (p<0.05) les concentrations des éléments-traces métalliques dans les radis. Les accroissements étaient presque 126.6%, 30%, 63.7%, 71.9% et 81.1% pour Cr, Cu, Fe, Pb et Zn. De plus, la biomasse des radis a diminué malgré l’amélioration du fonctionnement des feuilles. Cela est probablement à cause de l’accroissement des concentrations des éléments-traces métalliques dans les radis qui a provoqué une toxicité.D’une part, ces résultats ont démontré l’interaction entre les nanoparticules d’argent et les éléments-traces métalliques. D’autre part, ils pourraient menacer les croissances des plantes sous cette condition. Cependant, le mécanisme de cette interaction n’est pas encore clair. Plus de recherches sont nécessaires dans le futur