Ультрадисперсные частицы

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Ультрадисперсные частицы (УДЧ) — наномасштабные частицы, размеры которых менее 100 нанометров.[1] В настоящее время пока не существует классового стандарта для частиц, загрязняющих воздух, которые гораздо меньше по размерам описанных в стандартах классов частиц PM10[англ.] и PM2.5[англ.] и предположительно имеющих более агрессивное воздействие на здоровье, чем классы крупных частиц.[2]. Выделяют два главных типа УДЧ: они могут быть углеродсодержащие и металлические, которые в свою очередь могут быть разделены на подразделы на основании своих магнитных свойств. Электронная микроскопия и специальные лабораторные условия позволяют ученым наблюдать морфологию УДЧ.[1] В воздухе содержание УДЧ может быть измерено с помощью конденсационного счётчика частиц, в котором частицы смешиваются с парами спирта и затем остужаются, при этом пар конденсируется на частицах и затем их можно посчитать с помощью светового сканера.[3] УДЧ могут быть антропогенного или естественного происхождения. УДЧ являются ключевой составляющей твердых частиц воздуха. Из-за их огромного количества и возможности проникать глубоко в легкие, УДЧ оказывают большое воздействие на здоровье дыхательной системы.[4]

Источники и применение

УДЧ могут быть как антропогенного так и естественного происхождения. Горячая вулканическая лава, океанские брызги, а также дым — наиболее общие естественные источники УДЧ. Также УДЧ производятся специально для того, чтобы использовать в широком разнообразии приложений в медицине и технике. Еще УДЧ возникают как побочные продукты эмиссии, горения или работы оборудования, например, тонер для принтера или выхлопные газы автомобиля.[5][6] Существует масса источников УДЧ в помещении, которая включает, но не ограничивается лазерными принтерами, факсами, копирами, кожурой цитрусовых фруктов, приготовлением пищи, курением табака, проникновением наружного воздуха и пылесосами.[3]

УДЧ имеют разнообразное применение в медицинской и технологической отраслях. Они используются в постановке диагнозов, и современных системах доставки лекарств, которые включают адресную доставку по кровеносной системе.[7] Некоторые УДЧ, например наноструктуры серебра, имеют антимикробные свойства, которые используются при лечении ран. а также ими покрываются поверхности инструментов, которыми делают операции, для того чтобы предотвратить заражение.[8] В области технологии, УДЧ на основе углерода, очень широко применяются в компьютерах. Сюда входит использование графена и углеродные нанотрубки в электронике, а также в других компьютерных и элементных компонентах. Некоторые УДЧ имеют характеристики схожие с газом или жидкостью и полезны в производстве порошков и смазки.[9]

Воздействие, риск и влияние на здоровье

Основной способ попадания УДЧ в организм — это вдыхание. Из-за их размера, УДЧ считаются вдыхаемыми частицами. В противоположность поведению при вдыхании частиц класса PM10 и PM2.5, УДЧ скапливаются в легких,[10] где они могут проникнуть в ткани и затем захвачены кровью, и после этого их затруднительно вывести из организма и они могут оказать немедленное воздействие.[2] Вдыхание УДЧ, даже если их компоненты сами по себе не очень токсичны, может вызвать окислительный процесс,[11] возбуждаемый высвобождением медиатора, и может вызвать заболевание легких или другие соматические эффекты.[12][13][14]

Существует ряд потенциальных зон риска вдыхания УДЧ у людей работающих напрямую с УДЧ или в производстве в котором УДЧ являются побочным продуктом,[2][15] а также от загрязненного наружного воздуха и других побочных источников УДЧ.[16] Для того, чтобы количественно оценить воздействие и риск вдыхания УДЧ, в настоящее время выполняются как in vivo, так и in vitro исследования образцов различных УДЧ на различных животных — мышах, крысах и рыбах.[17] Эти исследования стремятся установить токсикологические профили необходимые для оценки и управления рисками и потенциальной регуляцией и законодательством.[18][19]

Устранение и миграция

УДЧ могут быть рассмотрены как постоянный загрязнитель воздуха. Миграция и устранение протекают крайне медленно из-за малого размера частиц. УДЧ могут быть уловлены фильтрами на основе диффузионного процесса. Единственно верный способ изменить количество частиц в помещении это контролирование источников частиц, а именно удаление или ограниченное использование потенциальных источников частиц.[20]

Регулирование и законодательство

Так как индустрия нанотехнологии активно развивается, наночастицы привлекают все больше общественного и нормативного внимания к УДЧ.[21] Исследования по оценке риска УДЧ в настоящее время находятся еще на очень ранней стадии. Продолжаются споры[22] и том, необходимо ли регулировать УДЧ и как исследовать и управлять риском здоровью, который они могут вызвать.[23][24][25][26] На 19 марта 2008 года, Агентство по защите окружающей среды (США) еще не занималось регулированием и исследованием УДЧ,[27] но в черновом варианте пока есть Стратегия исследования наноматериалов, открытая для независимого, внешнего обзора с 7 февраля 2008.[28] Также ведутся споры о том как Европейский Союз (ЕС) будет регулировать УДЧ.[29]

См. также

Список литературы

  1. ↑ 1 2 S. Iijima. Electron Microscopy of Small Particles (неопр.) // Journal of Electron Microscopy. — 1985. — Т. 34, № 4. — С. 249.
  2. ↑ 1 2 3 V. Howard. Statement of Evidence: Particulate Emissions and Health (An Bord Plenala, on Proposed Ringaskiddy Waste-to-Energy Facility). (2009). Дата обращения: 26 апреля 2011. Архивировано 5 октября 2012 года.
  3. ↑ 1 2 J.D. Spengler. Indoor Air Quality Handbook (неопр.). — 2000. — ISBN 9780071501750.
  4. ↑ T. Osunsanya et al. Acute Respiratory Effects of Particles: Mass or Number? (англ.) // Occupational Environmental Medecide : journal. — 2001. — Vol. 58. — P. 154. — doi:10.1136/oem.58.3.154.
  5. ↑ B. Collins. HP Hits Back in Printer Health Scare Row. PC Pro (3 августа 2007). Дата обращения: 15 мая 2009. Архивировано из оригинала 10 августа 2007 года.
  6. ↑ M. Benjamin. RT for Decision Makers in Respiratory Care. RT Magazine (ноябрь 2007). Дата обращения: 15 мая 2009. Архивировано из оригинала 4 декабря 2008 года.
  7. ↑ S.M. Moghini et al. Nanomedicine: Current Status and Future Prospects (англ.) // The FASEB Journal[англ.] : journal. — Federation of American Societies for Experimental Biology[англ.], 2005. — Vol. 19, no. 3. — P. 311. — doi:10.1096/fj.04-2747rev. — PMID 15746175. Архивировано 25 сентября 2010 года.
  8. ↑ I. Chopra. The Increasing Use of Silver-Based Products As Antimicrobial Agents: A Useful Development or a Cause for Concern? (англ.) // Journal of Antimicrobial Chemotherapy[англ.] : journal. — 2007. — Vol. 59. — P. 587. — doi:10.1093/jac/dkm006. — PMID 17307768.
  9. ↑ Nanotechnology: Ultrafine Particle Research. Environmental Protection Agency (26 февраля 2008). Дата обращения: 15 мая 2009. Архивировано 5 октября 2012 года.
  10. ↑ Int Panis, L., et al. Exposure to particulate matter in traffic: A comparison of cyclists and car passengers (англ.) // Atmospheric Environment[англ.] : journal. — 2010. — Vol. 44. — P. 2263—2270. — doi:10.1016/j.atmosenv.2010.04.028.
  11. ↑ I. Romieu et al. Air Pollution, Oxidative Stress and Dietary Supplementation: A Review (англ.) // European Respiratory Journal[англ.] : journal. — 2008. — Vol. 31, no. 1. — P. 179. — doi:10.1183/09031936.00128106. — PMID 18166596.
  12. ↑ J. Card et al. Pulmonary Applications and Toxicity of Engineered Nanoparticles (англ.) // American Physiological Society[англ.] : journal. — 2008. — Vol. 295, no. 3. — P. L400. — doi:10.1152/ajplung.00041.2008. — PMID 18641236. — PMC 2536798.
  13. ↑ L. Calderón-Garcidueñas et al. Long-Term Air Pollution Exposure is Associated with Neuroinflammation, an Altered Innate Immune Response, Disruption of the Blood-Brain Barrier, Ultrafine Particulate Deposition, and Accumulation of Amyloid Β-42 and Α-Synuclein in Children and Young Adults (англ.) // Toxicologic Pathology[англ.] : journal. — 2008. — Vol. 36, no. 2. — P. 289. — doi:10.1177/0192623307313011. — PMID 18349428.
  14. ↑ Jacobs, L. Subclinical responses in healthy cyclists briefly exposed to traffic-related air pollution (англ.) // Environmental Health[англ.] : journal. — 2010. — October (vol. 9, no. 64). — doi:10.1186/1476-069X-9-64. Архивировано 27 ноября 2015 года.
  15. ↑ A. Seaton. Nanotechnology and the Occupational Physician (неопр.) // Occupational Medicine[англ.]. — 2006. — Т. 56, № 5. — С. 312. — doi:10.1093/occmed/kql049. — PMID 16868129.
  16. ↑ I. Krivoshto; Richards, JR; Albertson, TE; Derlet, R. W. The Toxicity of Diesel Exhaust: Implications for Primary Care (англ.) // Journal of the American Board of Family Medicine[англ.] : journal. — 2008. — Vol. 21, no. 1. — P. 55. — doi:10.3122/jabfm.2008.01.070139. — PMID 18178703.
  17. ↑ C. Sayes et al. Assessing Toxicity of Fine and Nanoparticles: Comparing in Vitro Measurements to in Vivo Pulmonary Toxicity Profiles (англ.) // Toxicological Sciences[англ.] : journal. — 2007. — Vol. 97, no. 1. — P. 163. — doi:10.1093/toxsci/kfm018. — PMID 17301066.
  18. ↑ K. Dreher. Health and Environmental Impact of Nanotechnology: Toxicological Assessment of Manufactured Nanoparticles (англ.) // Toxicological Sciences[англ.] : journal. — 2004. — Vol. 77. — P. 3. — doi:10.1093/toxsci/kfh041. — PMID 14756123.
  19. ↑ A. Nel et al. Toxic Potential of Materials at the Nanolevel (англ.) // Science : journal. — 2006. — Vol. 311, no. 5761. — P. 622. — doi:10.1126/science.1114397. — PMID 16456071.
  20. ↑ T. Godish. Indoor Environmental Quality (неопр.). — CRC Press, 2001. — ISBN 1566704022.
  21. ↑ S.S. Nadadur et al. The Complexities of Air Pollution Regulation: the Need for an Integrated Research and Regulatory Perspective (англ.) // Toxicological Sciences[англ.] : journal. — 2007. — Vol. 100, no. 2. — P. 318—327. — doi:10.1093/toxsci/kfm170. — PMID 17609539.
  22. ↑ L.L. Bergoson. Greenpeace Releases Activists' Guide to REACH, Which Addresses Nanomaterials: Nanotech Law blog of Bergeson & Campbell, P.C. Nanotechnology Law Blog. Bergeson & Campbell, P.C. (12 сентября 2007). Дата обращения: 19 марта 2008. Архивировано 5 октября 2012 года.
  23. ↑ W.G. Kreyling, M. Semmler-Behnke, W. Möller. Ultrafine particle-lung interactions: does size matter? (неопр.) // Journal of Aerosol Medicine. — 2006. — Т. 19, № 1. — С. 74—83. — doi:10.1089/jam.2006.19.74. — PMID 16551218.
  24. ↑ M. Geiser et al. Ultrafine Particles Cross Cellular Membranes by Nonphagocytic Mechanisms in Lungs and in Cultured Cells (англ.) // Environmental Health Perspectives[англ.] : journal. — 2005. — Vol. 113, no. 11. — P. 1555—1560. — doi:10.1289/ehp.8006. — PMID 16263511. — PMC 1310918.
  25. ↑ O. Günter et al. Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles (англ.) // Environmental Health Perspectives[англ.] : journal. — 2005. — Vol. 113. — P. 823—839. — doi:10.1289/ehp.7339. — PMID 16002369. — PMC 1257642.
  26. ↑ S. Radoslav et al. Micellar Nanocontainers Distribute to Defined Cytoplasmic Organelles (англ.) // Science : journal. — 2003. — Vol. 300, no. 5619. — P. 615—618. — doi:10.1126/science.1078192. — PMID 12714738.
  27. ↑ How Ultrafine Particles In Air Pollution May Cause Heart Disease. Science Daily (22 января 2008). Дата обращения: 15 мая 2009. Архивировано 5 октября 2012 года.
  28. ↑ K. Teichman. Notice of Availability of the Nanomaterial Research Strategy External Review Draft and Expert Peer Review Meeting (англ.) // Federal Register : newspaper. — 2008. — 1 February (vol. 73, no. 30). — P. 8309. Архивировано 16 мая 2008 года.
  29. ↑ J.B. Skjaerseth, J. Wettestad. Is EU Enlargement Bad for Environmental Policy? Confronting Gloomy Expectations with Evidence. International Environmental Agreements. Fridtjof Nansen Institute (2 марта 2007). Дата обращения: 19 марта 2008. Архивировано из оригинала 28 мая 2008 года.