Ультрадисперсные частицы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти 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 и PM2.5, 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[править | править код]

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[править | править код]

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[править | править код]

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[править | править код]

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[править | править код]

Список литературы[править | править код]

  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. — 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 5 октября 2012 года.
  6. M. Benjamin. RT for Decision Makers in Respiratory Care (недоступная ссылка). RT Magazine (ноябрь 2007). Дата обращения 15 мая 2009. Архивировано 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.
  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.
  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.
  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. — 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.
  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.
  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 (недоступная ссылка). International Environmental Agreements. Fridtjof Nansen Institute (2 марта 2007). Дата обращения 19 марта 2008. Архивировано 28 мая 2008 года.