Die Anzahl wissenschaftlicher Untersuchungen zur Erfassung der Wirkungen von Nanomaterialien auf die Umwelt steigt seit einigen Jahren stark. Die meisten Studien befassen sich mit den ökotoxikologischen Effekten auf Organismen in Wasser-Ökosystemen.
Vor allem Mikroorganismen, Wirbellose und verschiedene Fischarten wurden untersucht. Unabhängige Studien zeigten, dass mit nanoskaligem Silber belastete Wasserflöhe erhöhte Sterblichkeitsraten aufweisen. Die Aufnahme vieler Nanomaterialien über Kiemen und andere Epithelien durch aquatische Organismen ist bekannt.
Eine Studie mit dem japanischen Reiskärpfling zeigt, dass fluoreszierende Nanomaterialien in verschiedenen Organen akkumulieren und auch in diesen Organismen die Blut-Hirn-Schranke überwinden können.
Während der Embryonalentwicklung des Zebrabärblings erhöhten Nano-Silberpartikel bereits bei geringen Konzentrationen die Rate an Fehlbildungen. Bei höheren Konzentrationen stieg auch die Sterblichkeitsrate unter den Embryonen.
Studien zur Ökotoxikologie von Nanomaterialien in Boden-Ökosystemen geraten erst seit wenigen Jahren in den Fokus der Forschung.
Bei Säugetieren lassen sich die Ergebnisse aus Laborstudien für die Modellierung der Wirkung auf die menschliche Gesundheit in begrenztem Umfang auch auf Wildtiere übertragen.
Besonderer Bedarf besteht jedoch in der Erforschung der Wirkungen von Nanopartikeln auf andere Wirbeltiere, Wirbellose und auch Pflanzen. Versuche mit Aluminiumoxid- Nanopartikeln zeigten ein reduziertes Wurzelwachstum bei verschiedenen Nutzpflanzen (zum Beispiel Mais, Gurke, Soja, Karotte). Bei größeren Aluminium-Partikeln trat dieser Effekt nicht auf. Ein weiteres Beispiel ist eine Veröffentlichung über Kupfer-Nanopartikel, die sich in Zellen von Pflanzenkeimlingen der Mungobohne und des Weizen anreichern und zu einem reduzierten Wurzelwachstum führen. Die Forschung zur Anreicherung von Nanomaterialien in Organismen oder ihrer Anreicherung über die Nahrungskette steht ebenso eher am Anfang. Ebenfalls wurden bisher kaum Interaktionen von Nanomaterialien mit anderen Umweltchemikalien untersucht.
So stehen einige Nanomaterialien im Verdacht, als Vektoren für den Transport toxischer Chemikalien zu fungieren.