Наночастицы и нанобезопасность: общая картина
Наночастицы (часто называемые наноматериалами) — это химические объекты размером от 1 до 100 нанометров (нм). Для сравнения: на ширину человеческого волоса может поместиться до 80 000 наночастиц размером 1 нм.
Они встречаются в природе (в глине, молоке, вулканическом пепле, морских брызгах), но также производятся для использования в повседневных товарах:
- Серебряные наночастицы в покрытии холодильников подавляют рост бактерий.
- Наночастицы оксида цинка или диоксида титана в солнцезащитных кремах обеспечивают защиту от широкого спектра излучения.
- Углеродные нанотрубки в рамах велосипедов делают их прочнее и легче.
Свойства вещества в наноформе (серебра, оксида цинка и др.) могут сильно отличаться от свойств более крупных частиц того же вещества. Это связано с доминированием поверхностных свойств из-за большой площади поверхности, что открывает новые возможности для применения.
Преимущества и потенциальные риски
Преимущества: Наночастицы могут быть более проводящими, прочными или химически активными. Это позволяет использовать меньшие количества вещества для того же эффекта или создавать улучшенные продукты.
Риски: Эти же уникальные свойства могут представлять новые риски для людей и окружающей среды. Существует проблема регулирования: если химическое вещество в обычной форме уже оценено регуляторами, его наноформа может не требовать дополнительной проверки, даже имея иные свойства. Это вызывает обеспокоенность по поводу массового использования непротестированных наноматериалов.
Оценка рисков сложна, так как они зависят не только от состава, но и от комплекса свойств: размера, формы, площади поверхности, покрытия и степени агломерации частиц. Эти свойства могут меняться со временем и при взаимодействии со сложными системами (организмом, очистными сооружениями).
Исследования в области безопасности
В 2007 году Рабочая группа по производимым наноматериалам ОЭСР запустила международную программу по тестированию 13 типов наноматериалов. Страны-участницы, включая Австралию (при значительном вкладе CSIRO), изучали их физико-химические свойства, поведение в окружающей среде и потенциальную токсичность.
Эта работа помогла определить ключевые свойства наноматериалов для оценки токсичности и методы их измерения, но для внедрения рутинных процедур требуется больше исследований.
Сроки сжаты: в Европе с этого года вступают в силу правила, требующие обязательной маркировки некоторых продуктов, содержащих наноматериалы. Однако обнаружение, подсчёт и измерение таких частиц в сложных продуктах — нетривиальная задача.
Текущие исследования CSIRO сосредоточены на:
- Наночастицах в солнцезащитных средствах.
- Влиянии наночастиц, добавляемых в топливо для ДВС, на окружающую среду.
- Транспорте наночастиц по пищевой цепи пресноводных экосистем.
- Образовании наночастиц при лесных пожарах.
Эти исследования крайне важны для будущего промышленного производства.