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疑雲: 納米材料屬於危險品嗎? (2004-12-27)

發布時間:2007-12-04 作者: 來源:中國青年(nián)報 瀏覽:1226
  “納米洗衣機”、“納米冰箱”、“納米化妝品”、“納米茶”、“納米羊絨衫”……剛剛還是“納米”滿天飛的季節,突然間,“納米材料可能有害健康”的(de)信息開(kāi)始流傳。我們應該信誰的呢?納米材料(liào)及納米(mǐ)技術安全嗎?一片意義不明的烏雲開始聚集在納米技術的上空,納米技術是否安全(quán)已成為(wéi)焦(jiāo)點,它關係到消費者的健康和納米技術研究人員、納米公司的前途。   “納米材料有毒?”對(duì)這種說法,納米生物環境(jìng)效應與安全性實驗室主任趙宇亮很警惕:“如果籠統地說納米材料有(yǒu)毒,那人本身就成(chéng)了(le)納米毒物了,因為構成生物體的(de)很多分子和‘器件’都是納米尺度的。至今,還沒有(yǒu)發現任何納米材料引(yǐn)起人體危害或環境汙染(rǎn)的事例。”   趙宇(yǔ)亮說,納米材料的生物效應與毒性的研究數據,目前(qián)還很(hěn)少。初步的(de)實驗證據提示我們,即使化學成分相同的(de)物質,它的(de)微米(mǐ)顆粒與納米顆粒也可能具有不同的生物(wù)效應,這些生物效應(yīng),可能有益也可能(néng)有害,還有大量問題需要研究。   納米(mǐ)材料屬於危險品?   “你看,這兩(liǎng)天(tiān)北京有霧(wù),急診病人增加(jiā)了兩成,這可能(néng)就是空氣(qì)中(zhōng)的納米顆粒物害的(de)。”趙宇亮教授指著一張《北京日(rì)報》上的報道說。   12月5日上午,汽車穿過薄霧“吱”的一聲停在馬路邊上,兜裏(lǐ)揣著錚亮的納米塗層手機(jī),穿過想像中彌漫在霧中的“納米顆粒物”,記者直奔中國科學院(yuàn)高能物理研究(jiū)所納米生物效應實驗室,采訪趙宇亮(liàng)。   此前,2003年美國化學學會年會上,有三個研究小組(zǔ)發表了納米材料具有特殊毒性的報告(gào)。美國宇航局太空中心的研究小組向小鼠的肺部噴含(hán)有碳納米管的溶液,發現碳(tàn)納米管會進入小鼠肺泡,並形(xíng)成肉芽瘤。杜邦公(gōng)司的一個研究小組也發現了類似(sì)的結果。紐約羅(luó)切斯特大學的研究者讓(ràng)大(dà)鼠在含有粒徑為20納米的聚四氟乙烯(“特氟龍”塑料)顆粒的空氣(qì)中待15分鍾,大(dà)多數(shù)實驗鼠在隨後4小時內死亡(wáng),而另一組大鼠暴露在含(hán)120納米顆粒的空(kōng)氣中,則安然無恙。在另一項實驗中,該研究小組還發現納米顆粒能夠進入大鼠的嗅球,並遷移到大腦。   在趙(zhào)宇亮教授看來,這些研究結果是(shì)很初步的,還需要大量的深入研究,才能下結論。“另(lìng)外,我們發(fā)現,即(jí)使同一種(zhǒng)納米材(cái)料,隻要稍(shāo)微進行一下化學修飾,其毒性會發生很大(dà)改變(biàn),所以,我們也在研究消除這些負麵效應的方法。”   作為一位(wèi)從核技術轉入納米技術領域的專家,趙宇亮似乎更願意從空氣中存在的納米顆粒物談起。最近,在關於納米材料安全性的香(xiāng)山科(kē)學會議上,趙宇亮的報告,就從歐美(měi)一份流行病學研究報告開始談起(qǐ)。   這份報告研究了20多年來歐美30多個城市的流行病學數據和空氣中顆粒汙染物的關係,結果發現(xiàn),人群的發病率和死亡率與環(huán)境空氣中大氣顆粒物濃度(dù)和顆粒物尺寸密切相關,粒徑越小,危害越大,導致發病率和死亡(wáng)率顯著增高,所引起的疾病主要是心血管疾病和肺部疾病。   空氣中的“納米顆粒物”(環境學家稱為(wéi)“超細顆粒物”)猶如“無物之陣”,這種粒徑小於100納米(mǐ)的東西,至少放大1000倍後才剛夠讓我們的肉眼辨認(人眼能(néng)分辨的最小(xiǎo)點約為0.1毫米)。在環境學家和納米安全專家(jiā)的眼中,這些(xiē)小(xiǎo)東西日夜在我們身邊飛舞,溜進我們的血(xuè)管和肺泡,比可見的塵埃(āi)陰險得多。   納米顆粒物並不是(shì)新時代納米技術的產物。趙宇亮(liàng)說:“人類其實早已與納米顆粒共存。汽車尾氣(qì)、燃料(liào)燃燒等,都會產生大(dà)量的納米粒子。據估算,在大街上行走的人,每小時(shí)通過呼吸空氣吸進的(de)納米粒子大約1億個。”   英國科(kē)學家的研究(jiū)指出,大氣中10納米以下的納米顆粒物主要來自汽車和燃料燃燒。在公路旁(páng)4米(mǐ)和下風向25米處,10納米以下的顆(kē)粒物(wù)占空氣中總顆粒物的36%~44%。汽車尾氣可直接排出(chū)超細顆粒(lì)物,這些顆粒物(wù)在(zài)空中能飄動100天。   “自然界中的超細顆粒物導致人類發病率和死亡率增(zēng)加的機理還不清楚。科學家們推測,小(xiǎo)於100納米的超細顆粒物更容易在肺組織中沉(chén)積;此外,它們可能(néng)直接(jiē)作用於心髒(zāng),會(huì)增加血黏度或血的凝固能力,導致心血管疾病。”由於100納(nà)米以下的物質正好是納米科技在努力發展的領域,趙宇亮介紹,世界衛生組織最近呼籲要優先研究超細顆粒物(wù),尤其是納米尺(chǐ)度顆粒物的生物機製。   納米顆粒(lì)物直接作用於心髒?他的意思是納米顆粒物能夠透過表皮細胞進入血管和心髒嗎?   按照納米學界的定(dìng)義,納米顆粒的尺度從0.1納米到100納米,這個尺度比(bǐ)細胞尺度的1‰還小。因此,“科學家們已經開(kāi)始研究納米顆粒是否容易侵入(rù)人體和其他物種的自然(rán)防禦係統,進入細胞並影響細胞的(de)功能。人造納(nà)米材料進入生命體後,是否(fǒu)會導致特殊的生物效應?這些效應對生命過程和人體健康是(shì)有益(yì)還是有害?納米量級的顆粒,是否會穿越腦屏障進入大腦而影響(xiǎng)大腦功能(néng)?還有很多問題。”趙教授答道(dào),“不光是我們,全世界的科學家都還回答不了,但大家已經開始研究這些問題。”   從(cóng)2001年開始關注納米材料的生物(wù)效應研究,趙宇亮是國內外這方麵最早的研究者之(zhī)一,記者期望從他(tā)那(nà)裏得到答案,他(tā)卻拋給了記者一大堆問題。   將一粒肉眼可見的塵埃劈開為成千上萬份,得到的納米顆粒物與原來塵埃的性質有變化(huà)嗎?回答是肯定的。顆粒越細分,便擁(yōng)有越大的比表(biǎo)麵積(jī)和表麵活性。“納米(mǐ)尺度(dù)物質(zhì)會出現一些特殊(shū)的物理化學性質(如巨大的表麵效應、量(liàng)子效應、界麵效(xiào)應等導(dǎo)致的異常吸附能力、化學反應能力、光催化性能等),即使化學組成相同,納米物質的生物毒性也(yě)可能不同於微米尺寸(cùn)以上的常規(guī)物質。因此,根據常規物質(zhì)研究所得到的毒理學(xué)數據庫與安全性評(píng)價結果,可能不(bú)適用於納米物質。”   今年7月底,英國皇家(jiā)學會和皇家工程院的專家曾(céng)就納米安全問題發表報告,提出在確證是否安全之前,所有的納(nà)米顆粒都應被當做危險品對待。   “當然,在這兒危險品是(shì)一個廣義的概念。”趙教授解釋:“所有化學物質,如果使用(yòng)不當都是廣義的危險品。”   與納米技術一起生活   “我這(zhè)部手機(jī)表麵用的是納米塗層,對我有害嗎?”記者拿出手機,提出憋了許久的問題。   “手機塗層中的納(nà)米顆粒處(chù)於束縛狀(zhuàng)態(tài),它與自(zì)由(yóu)狀態的顆粒(lì)物不同,性質更接近常規物質”,趙教授安慰我(wǒ)不必太(tài)擔心,“當然,塗層中的納米顆粒可能會(huì)不斷脫落,包括現在使用的各(gè)種(zhǒng)納米塗料,都可能(néng)會脫落,隻要脫落速(sù)度慢,劑量小,就不用擔心(xīn)。但這(zhè)方麵的研究確實非常少,不同條件下釋放納米(mǐ)顆粒(lì)的速度和劑量到底是多少,需要加緊研究。”   在趙宇亮看來,由於加工技術(shù)上的(de)原因,納米技術的真正威力,目前尚未得到(dào)發揮。當前,有些(xiē)商家隻是炒作納米概(gài)念,除了工業化生產的納米粉體之外,真正的納米產品還不多。一些進口化妝品中肯定含有納米顆粒,比如有的防曬霜中用了二氧化鈦顆(kē)粒,口紅中使用了氧化鐵顆粒,其中的納米顆粒是(shì)否對(duì)人體(tǐ)造成傷害,尚未有報道。   據(jù)說,某國際知名化妝(zhuāng)品公司本(běn)來計劃用一種富(fù)勒烯納米(mǐ)粒子(zǐ)開發抗氧(yǎng)化的新產品,但後(hòu)來考慮到這種顆粒的健康安全性尚未確證,便中止了研發計劃。   歐共體已出台規定,要求口紅(hóng)中使用的納米顆粒必須大於100納米以上。趙教授說:“還沒有證據證明,小於(yú)100納米便一定有害(hài)。”   目前,全世界都還沒有納(nà)米產品的(de)質量和安全標準,中(zhōng)國國家納米中心(xīn)的一批專家已經開始了製定納米產品的中國標(biāo)準(zhǔn)的工作(zuò)。   趙宇亮的實驗(yàn)室已經對國內生產(chǎn)的16種納米粉體做了急性毒性實(shí)驗。研究發現,有些納米顆粒(lì)的粒徑越小,毒性越大。這與大氣顆粒(lì)汙染物(wù)的研究結果不謀而合(hé)。另外,有些納米顆粒的毒(dú)性,與微(wēi)米顆粒相比卻變化很小。目(mù)前,還不(bú)清楚這些現象背後的原(yuán)因。   趙宇亮與合作者也致力於研究通過一(yī)定的化學修飾或物理處理來消除某些納米材料的毒性,同時,也在研究利用某些納米(mǐ)顆粒的毒性殺死癌細胞。在(zài)最(zuì)新出版的《納米通信》雜(zá)誌上,美國Rice大學報道了消除納米材料毒性的(de)第一例研究結(jié)果,通過化學修飾,納米毒性的消除(chú)率高達1000萬倍,效(xiào)果很好。   據悉,美國每年將納米(mǐ)技術研究經費的11%(上億美元)用於生物效(xiào)應和環境安全研究。   在我們(men)的生活環境中,納米顆(kē)粒的來源很多,其中工業化生產的納米顆粒和納米管對人類健康和生態係統的潛在影響,讓人格外關注。首先是納米粉體(tǐ)生產車間的工人,他們的健康會(huì)受到什麽樣(yàng)的影(yǐng)響呢?應該采取怎樣的勞動保護措施?   研究人員自身也可能麵臨實驗室裏納米顆粒的局部汙染。目前,很多實驗室(shì)缺乏有針對性的防護措施。   記者問趙教授:在安全性研究還很不夠的情況下,你對消費者選擇納米(mǐ)產品有何建議?   趙宇亮表示:“我希望大家保持一種平(píng)和心態(tài)。納米科技肯定大發展,因為它的確會改變我們未(wèi)來的生活。而且納米技術會比以(yǐ)前的技術更安全(quán),因為以前發展一種(zhǒng)新技術,不會起初就注(zhù)意和研究它的負麵作用。中國納米研究領域的首席科學家白春(chūn)禮院士說得特別好,我們要在發展納米技術時,同步開展納米安全性的研究,使(shǐ)納米技術成為人類曆史上(shàng)第一個安全造福人類的新技術,突破以往‘先(xiān)發展後(hòu)治理(危害)’的模式。”   在國外,一(yī)些環保組織已經開始像抵製轉基因食品一樣反對納米技(jì)術,一些國家,由於民(mín)間的反對,轉基因食品技術遭遇冷落。對此,趙宇(yǔ)亮教授(shòu)很有信心地(dì)表(biǎo)示:“納(nà)米技術不會重蹈轉(zhuǎn)基因食品(pǐn)的覆轍。”  名詞解釋(shì)   納(nà)米:   納米(nanomet,nm)是一種尺度,和我們熟悉的米(m)、毫米(mm)、微(wēi)米(μm)一樣(yàng),都(dōu)是長度計量單位。1納米是1米的1/10億,是1毫米的1/100萬,是1微米的1‰。僅從這些(xiē)數字也(yě)許很(hěn)難想(xiǎng)像出納米的大小,如果告訴你1納米是人頭(tóu)發(fā)絲(sī)直徑的萬分之一,是3~4個原子排列在一起的長度,你也許就可以想像一下了。   納米技術:   納米技術是20世紀80年代(dài)末期誕生並正在迅速崛起的用(yòng)原子和分(fèn)子創製新物質的技術,是研究尺寸範圍在1~100nm之間的物質的組成。這個極(jí)其微小的空間,正好是原(yuán)子(zǐ)和分子的尺寸範圍,也是它們相互作用的(de)空間。在這樣的一個尺(chǐ)度空間,由於量子效應、物質的局域性及巨大的(de)表麵和界麵效應,使物質的很多性(xìng)能發生質(zhì)變。這(zhè)些變化滲透到各個工業領域後,將引導一輪(lún)新的(de)工業革命(mìng)。納米技術所追求的最終目標,正像(xiàng)諾貝爾物理獎獲得者理查(chá)德?費曼當年預言的那樣,就是要使(shǐ)人類能夠按照自己的(de)意願(yuàn)任意地操縱單個原子和(hé)分子,並(bìng)在對自然界物質的(de)本質(zhì)進(jìn)行(háng)深入(rù)探討和研究的(de)基礎上,按照人們的期(qī)望,在原子和分子的水平上設(shè)計和製造全(quán)新的物質。
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