納米材料:想說「愛你」不容易—新聞—科學網

2020-12-04 科學網

 

■本報見習記者 馬卓敏

回放：

經濟合作與發展組織日前發布的報告指出，加強研究納米材料垃圾給人類健康和生態系統帶來的潛在風險已是當務之急。該組織表示，從農藥到手機電池，從除臭劑到網球拍，納米材料被應用到各個領域。該報告警示，人們對納米材料垃圾潛在風險的認識還遠遠不夠。

疑問：

納米材料都會產生哪些垃圾？對人類可能產生哪些健康威脅？納米材料產生的垃圾又該如何進行控制和處理？

解答：

中科院納米生物效應與安全性重點實驗室研究員張智勇告訴《中國科學報》記者，納米材料或納米產品在生產、使用及廢棄處置過程中，會不可避免地被釋放到環境中。如添加納米銀的抗菌防臭襪，經過多次洗滌後，納米銀會不斷脫落，進入市政汙水處理系統。

「納米材料在許多工業產品中，大多作為添加劑或產品表面的局部塗層等出現在日常生活中。」中科院高能物理所研究員邢更妹認為，由於其在整個產品中所佔比重很小，如何定義納米材料垃圾還是一個值得商榷的問題。「其實早在2000年，納米材料的生物安全性問題就已經引起了國際及國內研究部門的關注。」

據了解，納米材料由於特殊的尺寸及比表面效應使其具有許多優越的性能，對其開展的研究應用也為國家能源、材料及醫藥領域帶來了革命性的創新成果。

「與常規物質相比，納米材料具有界面效應、小尺寸效應及宏觀量子隧道效應等獨特的物理、化學性質，其對生態環境和人體健康的影響不容忽視。」張智勇介紹，從本世紀初，納米毒理學的研究已經引起科學界及企業界的密切關注，中科院納米生物效應與安全性重點實驗室便因此應運而生。

隨著納米科技的迅速發展，納米材料在國防、醫藥、工農業生產以及日常生活中得到廣泛應用。如用於隱形飛機的納米吸波材料、用於工業催化的納米催化劑、用於農業的納米農肥農藥，還有日常生活中的納米防曬霜、納米塗料以及醫用的納米殺菌劑等。「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，其物理化學性質與其生物效應密切相關。「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。從動物實驗的結果看，不同納米材料、不同暴露方式所產生的生物效應不同。」張智勇說。如納米二氧化鈦經口染毒，未發現引起小鼠明顯的急性毒性，而其採用鼻腔暴露，則發現納米二氧化鈦顆粒在經小鼠的鼻黏膜吸收後，能夠經嗅神經通路到達嗅球及大腦中各分區，引起嗅球和海馬神經元形態的病理改變。他也強調，納米二氧化鈦可使神經元呼吸功能受損，導致腦氧化損傷，並通過對神經組織特異性損傷，引起興奮性神經遞質代謝異常，影響大腦的正常病理和生理功能。

「關於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繫，尺寸效應帶來的高表面反應活性是其可能產生潛在安全性問題的關鍵。」邢更妹說，如納米顆粒通過呼吸道進入體內，會提高心血管疾病的風險，通過口服進入體內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間依賴性。也就是說，這些影響是暴露在一定的劑量下，並暴露一定時間後表現出來的。

「因此需要關注其在環境及生態系統中的臨界劑量、臨界時間等問題。研究者還認為通過表面化學修飾降低其表面活性，誘導聚合改變尺寸等以增加納米材料的惰性，然後釋放到環境中，減少安全風險。」邢更妹表示。

「必須加強基礎研究，了解納米材料進入市政汙水或垃圾處理系統後形態的轉化及其生物效應。如納米銀，在市政汙泥中轉化為硫化銀，毒性可以大大降低。」張智勇呼籲，對於在市政汙水或垃圾處理系統中仍會有較大毒性效應的納米材料，應從源頭抓起，限制其排放或經無害化處理後再排放，「否則一旦進入環境就很難處理了」。

《中國科學報》 (2016-02-29 第4版 綜合)

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