Новый метод оценки количества наночастиц в окружающей среде
Без знания объёмов производства промышленного химического вещества учёным почти невозможно определить, представляет ли оно угрозу для окружающей среды или здоровья человека.
Инженеры-строители из Университета Дьюка разработали новый способ оценки объёмов производства одного такого материала — диоксида титана (TiO2), закладывая основу для будущих исследований по оценке возможных рисков.
Эта информация особенно ценна, если химические вещества представлены в форме наночастиц, обладающих уникальными свойствами из-за своего микроскопического размера. Наночастицы привлекательны для широкого спектра продуктов, но об их последствиях для окружающей среды известно мало. Один из наиболее широко используемых материалов — наночастицы диоксида титана, которые можно найти в таких разнообразных продуктах, как солнцезащитные кремы и зубная паста, краски и бумага. Они также используются в очистке воды.
«Самая большая проблема в оценке рисков наночастиц диоксида титана заключается в том, что никто не знает, сколько их производится», — сказала Кристин Робишо, аспирант кафедры гражданского и экологического строительства. Результаты её анализа опубликованы в Journal of Environmental Science and Technology.
Робишо столкнулась с трудностями при сборе данных, поскольку компании, производящие диоксид титана, не желали раскрывать информацию, считая её коммерческой тайной. Поэтому она использовала новый подход, разработанный её коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Линн Цукер и Майклом Дарби для оценки темпов инноваций в биотехнологической отрасли.
«Мы объединили научные и инженерные знания с бизнес- и экономическим моделированием, чтобы определить максимально возможное количество наночастиц диоксида титана», — пояснила Робишо. — «Взяв известное количество производимого обычного диоксида титана и применив к нему темпы внедрения новых технологий для преобразования в наноформу (на основе данных из научных статей и патентных заявок), мы оценили максимальный возможный объём».
Согласно её расчётам, производство наночастиц диоксида титана было незначительным в 2002 году и выросло примерно до 2,5% от общего объёма производства диоксида титана на сегодняшний день. К 2015 году производство наночастиц, по оценкам, составит около 10% от общего объёма, по мере перехода большего числа компаний на новые технологии. По самому агрессивному сценарию, практически весь диоксид титана в США (около 2,5 млн метрических тонн) к 2025 году будет в форме наночастиц.
«Знание количества этого материала важно, потому что чем больше мы его производим, тем больше вероятность его попадания в окружающую среду и контакта с человеком с неизвестными последствиями», — сказал Марк Виснер, профессор гражданского и экологического строительства и старший член исследовательской группы. Он также руководит финансируемым государством Центром по изучению экологических последствий нанотехнологий (CEINT).
«Мы не знаем, сколько его производится, и ещё меньше — что это может означать. Определение верхнего предела потенциального воздействия — критически важный первый шаг в оценке риска. Даже если эти наночастицы токсичны, низкий уровень воздействия может ограничить риск. Мы просто пока этого не знаем», — продолжил он.
Теперь, когда у исследователей есть лучшее представление о том, сколько этого наноматериала может быть произведено в ближайшие годы, они планируют сосредоточиться на конкретных типах продуктов.
«Мы хотим лучше понять, на каком этапе эти наночастицы могут попадать в воздух, воду или почву», — сказала Робишо. — «Это может произойти во время добычи сырья, производства наночастиц, производства конкретного продукта с их использованием, во время использования продукта или его утилизации».
Источник: Duke University