Перенос наночастиц в организме человека и окружающей среде - Экологические аспекты применения нанотехнологий

Наночастицы в окружающей среде - явление не новое. К настоящему времени кроме естественных источников поступления наночастиц существует множество источников ненамеренного антропогенного загрязнения окружающей среде. С началом эры нанотехнологий к ним добавляется целый ряд намеренно созданных источников поступления нанообъектов в различные природные среды (таблица 1).

Таблица 1. Источники поступления наночастиц в окружающую среду

Природные

Антропогенные

Ненамеренные

Намеренные

Кластеризация в газах и образование аэрозолей

Сжигание топлива в двигателях, на энергостанциях и т. д.

Сконструированные нанообъекты

Лесные пожары

Сжигание мусора

Фуллерены

Вулканические выбросы

Сварка, пайка

Нанотрубки

Пыль, поднятая с поверхности, взмучивание вод

Добыча полезных ископаемых, карьеры, шахты

Неорганические нанокристаллы, квантовые точки

Вирусы

Бытовые отходы

Лекарства "точного" действия

Продукты жизнедеятельности

(пленки, коллоиды и т. д.)

Промышленное производство,

Строительство

Нанопленки, мицеллы,

Коллоиды

Биообъекты (пыльца растений, споры, бактерии и т. д.)

Приготовление пищи и другие бытовые нужды

Применение НО в быту

В настоящее время в мире производится 2000 оригинальных наноматериалов. За 10 лет их использования не один вид из них не был изучен в полном объеме на безопасность.

Наноматериалы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду и здоровье населения, поэтому параллельно с созданием новых классов наноматериалов и изучением их свойства происходит формирование государственной политики в сфере нанотехнологий и стратегии их дальнейшего развития в мире в целом и в каждой отдельной стране в отдельности. Опасения относительно токсичности наноматериалов напрямую связаны с их размерами, обусловливающими высокую химическую активность и высокую способность проникновения в организм. Наночастицы настолько малы, что легко транспортируются как в человеческое тело, так и в окружающую среду. Например, некоторые наночастицы (типа меди или серебра) могут быть вредными для водной среды.

Удаление же наночастиц из окружающей среды может представлять существенную проблему. Частицы могут быстро поглощаться растениями и почвой и транспортироваться на большие расстояния. Наночастицы диоксида титана поглощают и концентрируют тяжелые металлы, например кадмий. Наночастицы оксида алюминия могут задерживать рост корней растений.

Остается неясным, повлияет ли появление таких наночастиц в атмосфере на токсичность и характер движения других вредных веществ, загрязняющих окружающую среду. Процессы переноса наночастиц в окружающей среде с воздушными и водными потоками, их накопление в почве, донных отложениях могут также значительно отличаться от поведения частиц веществ более крупного размера.

Природные наночастицы окиси железа могут послужить для транспортировки техногенного свинца в окружающей среде. Как выяснили исследователи под руководством Франка фон дер Каммера (Frank von der Kammer) из Департамента наук о земле и окружающей среды Венского университета, такие наночастицы содержатся как в почвах, так и в водоемах. "Нанонауки" о земле являются главным направлением исследований департамента. При этом ученые исследуют процессы, происходящие в окружающей среде на нанометровой шкале: например, процессы минералообразования, обусловленные деятельностью микроорганизмов, транспорт загрязняющих веществ с помощью наночастиц или воздействие нанотехнологии на живую природу

Исследователи проанализировали пробы, взятые из почв и водоемов Германии и Швеции, обратив особое внимание в первую очередь на гуминовые вещества, состоящие из нанометровых частиц, а также наночастицы оксида железа размером от 1 до 40 нм.

Ученые обнаружили, что эти железистые частицы играют для свинца роль своеобразного "такси".

По утверждению авторитетного журнала The Economist, каждый человек вдыхает 106 наночастиц в минуту. Ряд исследований показывает, что наночастицы, получающиеся при сгорании (combustion-derived nanoparticles, CDNP), имеют способность накапливаться в носовых путях, что может вы - звать различные заболевания.

Наночастицы проникают в организм через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт и кожу. Наибольшую опасность представляют наночастицы, проникающие в организм при вдыхании. Несомненно, с наночастицами люди сталкивались задолго до появления нанотехнологии: дым, в том числе табачный, смог и т. д. Силикоз, возникающий вследствие вдыхания угольной пыли, рак легких при контакте с асбестом - давно открытые закономерности.

В США в прошлом году было выпущено более 1000 изделий с применением нанотехнологий. Самая большая категория: одежда, косметика, солнцезащитные кремы, появились изделия относящие к пищевым продуктам и напиткам. Присутствуют наночастицы и в лекарствах, чистящих химических препаратах, материи и изделиях из текстиля, красках и горючем, резине автопокрышек, типографических красках.

Таблица 2. Опасности нанотехнологий и пути их преодоления

№

Опасность

Причина

Пути решения

1

Использование наноустройств

Просто страх: первые наноустройства не появятся раньше 2015-2020 года

Проводить разъяснительную работу и популяризировать соответствующие нанотехнологии

2

Нанотоксичность

Сообщения о вредном

Воздействии нанообъектов, недостаток

Экспериментальных данных

Проведение дополнительных

Экспериментальных исследований,

Формирование теоретических

Представлений о механизмах

Нанотоксичности

3

Воздействие нанообъектов на ДНК и геномные процессы

Сообщения о воздействии нанообъектов на ДНК, недостаток

Экспериментальных данных

Проведение дополнительных экспериментальных исследований,

Формирование теоретических представлений

4

Проникновение НО внутрь клеток, органов тканей

Сообщения о проникновении НО через биомембраны, недостаток экспериментальных данных

Проведение дополнительных экспериментальных исследований, формирование теоретических представлений

Следует признать, что во всем мире исследования по безопасности нанотехнологий существенно отстоят от их разработки и коммерциализации. А затраты на выявление этических, юридических и социальных последствий внедрения нанотехнологий резко отстает от исследований влияния на здоровья.

Похожие статьи




Перенос наночастиц в организме человека и окружающей среде - Экологические аспекты применения нанотехнологий

Предыдущая | Следующая