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經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織日前發(fā)布的報(bào)告指出，加強(qiáng)研究納米材料垃圾給人類健康和生態(tài)系統(tǒng)帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)已是當(dāng)務(wù)之急。該組織表示，從農(nóng)藥到手機(jī)電池，從除臭劑到網(wǎng)球拍，納米材料被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。該報(bào)告警示，人們對納米材料垃圾潛在風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
疑問：
納米材料都會(huì)產(chǎn)生哪些垃圾？對人類可能產(chǎn)生哪些健康威脅？納米材料產(chǎn)生的垃圾又該如何進(jìn)行控制和處理？
解答：
中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張智勇告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，納米材料或納米產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用及廢棄處置過程中，會(huì)不可避免地被釋放到環(huán)境中。如添加納米銀的抗菌防臭襪，經(jīng)過多次洗滌后，納米銀會(huì)不斷脫落，進(jìn)入市政污水處理系統(tǒng)。
“納米材料在許多工業(yè)產(chǎn)品中，大多作為添加劑或產(chǎn)品表面的局部涂層等出現(xiàn)在日常生活中。”中科院高能物理所研究員邢更妹認(rèn)為，由于其在整個(gè)產(chǎn)品中所占比重很小，如何定義納米材料垃圾還是一個(gè)值得商榷的問題。“其實(shí)早在2000年，納米材料的生物安全性問題就已經(jīng)引起了國際及國內(nèi)研究部門的關(guān)注。”
據(jù)了解，納米材料由于特殊的尺寸及比表面效應(yīng)使其具有許多優(yōu)越的性能，對其開展的研究應(yīng)用也為國家能源、材料及醫(yī)藥領(lǐng)域帶來了革命性的創(chuàng)新成果。
“與常規(guī)物質(zhì)相比，納米材料具有界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，其對生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響不容忽視。”張智勇介紹，從本世紀(jì)初，納米毒理學(xué)的研究已經(jīng)引起科學(xué)界及企業(yè)界的密切關(guān)注，中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室便因此應(yīng)運(yùn)而生。
隨著納米科技的迅速發(fā)展，納米材料在國防、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中得到廣泛應(yīng)用。如用于隱形飛機(jī)的納米吸波材料、用于工業(yè)催化的納米催化劑、用于農(nóng)業(yè)的納米農(nóng)肥農(nóng)藥，還有日常生活中的納米防曬霜、納米涂料以及醫(yī)用的納米殺菌劑等。“甚至連速溶咖啡、口香糖中都含有納米材料。”張智勇說。
納米顆粒物種類繁多，其物理化學(xué)性質(zhì)與其生物效應(yīng)密切相關(guān)。“納米顆粒對人體的暴露包括呼吸、皮膚接觸、胃腸道接觸以及注射等。從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看，不同納米材料、不同暴露方式所產(chǎn)生的生物效應(yīng)不同。”張智勇說。如納米二氧化鈦經(jīng)口染毒，未發(fā)現(xiàn)引起小鼠明顯的急性毒性，而其采用鼻腔暴露，則發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦顆粒在經(jīng)小鼠的鼻黏膜吸收后，能夠經(jīng)嗅神經(jīng)通路到達(dá)嗅球及大腦中各分區(qū)，引起嗅球和海馬神經(jīng)元形態(tài)的病理改變。他也強(qiáng)調(diào)，納米二氧化鈦可使神經(jīng)元呼吸功能受損，導(dǎo)致腦氧化損傷，并通過對神經(jīng)組織特異性損傷，引起興奮性神經(jīng)遞質(zhì)代謝異常，影響大腦的正常病理和生理功能。
“關(guān)于納米材料安全性問題的研究也顯示，納米材料與有毒分子之間沒有必然的聯(lián)系，尺寸效應(yīng)帶來的高表面反應(yīng)活性是其可能產(chǎn)生潛在安全性問題的關(guān)鍵。”邢更妹說，如納米顆粒通過呼吸道進(jìn)入體內(nèi)，會(huì)提高心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，通過口服進(jìn)入體內(nèi)對胃腸道功能也有一定的影響，但這些影響都具有劑量及時(shí)間依賴性。也就是說，這些影響是暴露在一定的劑量下，并暴露一定時(shí)間后表現(xiàn)出來的。
“因此需要關(guān)注其在環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)中的臨界劑量、臨界時(shí)間等問題。研究者還認(rèn)為通過表面化學(xué)修飾降低其表面活性，誘導(dǎo)聚合改變尺寸等以增加納米材料的惰性，然后釋放到環(huán)境中，減少安全風(fēng)險(xiǎn)。”邢更妹表示。
“必須加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，了解納米材料進(jìn)入市政污水或垃圾處理系統(tǒng)后形態(tài)的轉(zhuǎn)化及其生物效應(yīng)。如納米銀，在市政污泥中轉(zhuǎn)化為硫化銀，毒性可以大大降低。”張智勇呼吁，對于在市政污水或垃圾處理系統(tǒng)中仍會(huì)有較大毒性效應(yīng)的納米材料，應(yīng)從源頭抓起，限制其排放或經(jīng)無害化處理后再排放，“否則一旦進(jìn)入環(huán)境就很難處理了”。
