ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ГИГИЕНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Одним из перспективных направлений современной науки является использование нанотехнологий для создания новых материалов и изделий.
Бурное развитие нанотехнологий несомненно приведет к тому, что в ближайшие годы содержание наночастиц в объектах окружающей среды увеличится, появится необходимость организации контроля и оценки реальной опасности для человека [1].
Размерный диапазон наночастиц составляет 1...100 нм, а их физические и химические свойства отличаются от молекулярного и атомного уровня исходного вещества. Известно, что нанообъекты, находящиеся в данном диапазоне, имеют свои отличные от исходного вещества тепловые, электронные, оптические, магнитные, структурные и другие свойства, а соответственно их поведение и взаимодействие с окружающей средой, включая водную среду и биологические жидкости, отличается от веществ, на основе которых они получены.
Вследствие изменения своих структурных физических и химических свойств нанообъекты могут обладать биологической активностью отличной от веществ, находящихся в молекулярной форме.
Данные о биологическом действии нановеществ и материалов малочисленны, поскольку при переходе исходных веществ в форму наночастиц они могут значительно изменять свои физико-химические свойства, что может отразиться на их физиологических эффектах в процессе всасывания в пищеварительном тpaкте, усвоении в организме, кроме того, отмечаются нeблагоприятные эффекты ингаляционного поступления наноматериалов в организм человека, в связи с чем установлено воспалительное поражение легочной ткани, вероятно, обусловленное пероксидантным и генотоксическим действием. В настоящее время обсуждаются вероятные системные эффекты при ингаляциооном поступлении наноматериалов, что может сопровождаться поражением сердечнососудистой системы, печени, почек и др. (Г.Г. Онищенко, 2007) [2].
Вместе с тем, биологические пути поступления наноматериалов в организм через, кожные покровы, слизистые оболочки и возможные в связи с этим нeблагоприятные эффекты изучены пока недостаточно.
Цель исследований - определить методические подходы к оценке безопасности наноматериалов и нанотехнологий на базе современных физико-химических методов исследования объектов окружающей среды и биоматериалов и на этой основе разработать методики определения ряда тяжелых металлов на базе атомно-абсорбционной спектрометрии.
Материалы и методы исследований
Выполнена сравнительная оценка и осуществлен отбор высокочувствительных физико-химических методов. Исследования проведены методом атомно-абсорбционной спектрометрии в режиме электротермической атомизации с зеемановской коррекцией неселективного поглощения (атомно-абсорбционный спектрометр МГА-915). Объектами исследований являлись биопробы мочи, желчи, желудочного сока (600 проб).
Особенно актуальным становится в настоящее время изучение вопросов потенциальной опасности наноматериалов и нанотехнологий, а также разработка критериев их безопасности для здоровья человека, окружающей и производственной среды с точки зрения их гигиенической безопасности. В соответствии с действующим законодательством аттестация производств и сертификация наноматериалов требуют незамедлительных решений по оценке потенциальной опасности нанотехнологий для человека и окружающей среды [3].
По нашему мнению, некоторое отставание сроков, трудности изучения влияния наноматериалов на организм связаны во многом с отсутствием разработанных эффективных и доступных методов исследования объектов окружающей, производственной среды и биологических объектов.
Сложности изучении химического состава наноматериалов и их технологий связаны с малыми размерами структурных составляющих, большой протяженностью границ и поверхности раздела фаз, возможностью формирования метастабильных, неизученных к настоящему времени модификаций, высокой реакционной способностью новых композитов, отсутствием данных о их биологическом действии [3].
Нами проведена сравнительная оценка существующих высокочувствительных физико-химических методов анализа для определения элементного состава наноматериалов. Выполненная оценка показала, что, современный атомно-эмиссиоиный спектральный метод позволяет определять до 80 элементов Периодической системы. Элементы, содержащиеся в анализируемом нанообразце, могут идентифицироваться по хаpaктерным линиям интенсивности их спектров, что позволяет определить количественный, элементный состав. Методы экспрессны и поддаются автоматизации. Установлено, что при анализе расходуются очень малые количества (порядка миллиграммов) наноматериала в любом агрегатном состоянии.
Аппаратурное сопровождение метода атомно-абсорбционной спектрометрии в настоящее время достаточно широко представлено отечественными и зарубежными фирмами. Все они отличаются по стоимости, функциональным возможностям и инструментальным параметрам. А это, в свою очередь, означает, что задача определения элементного состава объектов окружающей среды и биологических проб может быть решена неоднозначно.
Как правило, основным критерием выбора аппаратуры для решения поставленной аналитической задачи является чувствительность метода по отношению к определяемому компоненту (табл. 1). Вместе с тем, в связи с тем, что обычно этот фактор не бывает привязан к изучаемой среде, то предел обнаружения не является единственным критерием выбора [4, 5, 6]. Нами выполнена сравнительная оценка чувствительности методов с применением спектрометров различных фирм (табл. 1).
Таблица 1
Сравнительная хаpaктеристика атомно-абсорбционных спектрометров
с графитовой печью по чувствительности
|
Спектрометр/фирма |
Хаpaктеристическая масса, пг |
|
|
ванадия |
алюминия |
|
|
GTA«Вириан» (Австралия) |
22 |
5,0 |
|
«Квант ZETA» (Москва) |
17 |
4,0 |
|
Графит - 5 (Украина) |
44 |
22,0 |
|
Perkin Elmer (США) |
40 |
10 |
|
МГА 915 (Санкт-Петербург) |
4,0 |
3,2 |
Анализ показал, что спектрометр МГА 915 (Санкт-Петербург) является наиболее адекватным для выполнения специфических исследований, поскольку имеет самый низкий из представленного оборудования предел обнаружения.
Нами установлено, что метод атомной абсорбции с применением электротермического атомизатора обеспечивает рекордно низкие значения Сн (нижний предел определения) по многим элементам. Их численные значения колeблются для разных элементов до десятых долей нанограмма в одном миллилитре раствора, достигая в абсолютном выражении величины 10-12-10-14 г.
Нами разработаны методики определения ряда тяжелых металлов в биологических средах, которые утверждены МЗ РФ и Роспотребнадзором РФ (табл. 2).
Таблица 2
Основные аналитические параметры методов атомно-абсорбционного
определения металлов в жидких биосредах (моча, желчь, желудочный сок)
|
Определяемый |
Моча |
Желчь |
Желудочный сок |
|||
|
диапазон |
относительная |
диапазон определяемых |
относительная |
диапазон определяемых |
относительная |
|
|
Марганец |
0,005-0,1 |
7,7 |
0,05-0,25 |
5,1 |
0,005-0,1 |
18,7 |
|
Свинец |
0,01-0,5 |
18,7 |
0,1-1,0 |
15,5 |
0,05-0,5 |
16,7 |
|
Никель |
0,01-0,5 |
15,5 |
0,5-2,0 |
7,04 |
0,25-2,5 |
3,6 |
|
Хром |
0,01-0,1 |
19,5 |
0,01-0,25 |
19,3 |
0,01-0,25 |
5,7 |
|
Медь |
0,01-0,1 |
17,9 |
0,05-1,0 |
14,8 |
0,1-1,0 |
4,6 |
|
Кадмий |
0,005-0,1 |
10,5 |
0,01-0,1 |
4,7 |
0,005-0,1 |
16,5 |
|
Цинк |
0,05-2,0 |
12,05 |
0,25-2,5 |
3,5 |
0,25-2,5 |
2,9 |
|
Железо |
0,01-0,5 |
18,7 |
- |
- |
- |
- |
Разработанные методики по определению микроэлементного состава неинвазивных биологических сред имеют высокую точность с определением в установленных диапазонах с максимальной погреш-
ностью 19 %.
Кроме того, для анализа образцов наноматериалов масс-спектральный метод анализа также показывает высокую эффективность. При рентгеноспектральном анализе исследуемая проба наноматериала облучается жестким рентгеновским излучением. Ионизированные атомы образуют рентгеновский спектр, соответствующий энергии квантового перехода, хаpaктерной только для конкретного элемента. В зависимости от способа генерации рентгеновского излучения различают рентгенофлюоресцентный, рентгенорадиационный анализы и рентгеноспектральный анализ с ионным возбуждением. Среди спектрометрических методов применяют также методы УФ-, ИК-, оптической, микроволновой и радиоспектроскопии, в том числе методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и др.
Наш опыт показал, что современные физико-химические методы анализа наноматериалов, реализованные на современном оборудовании могут найти применение в не только в научно-исследовательских лабораториях, но могут применяться для оценки влияния производственных и экологических факторов на организм человека, использоваться при аттестации нанопроизводств, сертификации и гигиенической оценке безопасности продукции, изготовленной на основе нанотехнологий.
Список литературы
- Ганеев А.А., Погарев С.Е., Пупышев А.В. Атомно-абсорбционный анализ. - СПб., 2001. - 211 с.
- Ермаченко А.А., Ермаченко В.М. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью / Под ред. Л.Г. Подуновой. - М., 1999. - 219 с.
- Малышева А.Г. Проблемы химико-аналитических исследований при гигиенической оценке наноматериалов и нанотехнологий // Гигиена и санитария. - 2008. - № 6. - С. 16.
- Онищенко Г.Г., Арчаков А.И., Бессонов В.В. и др. Методические подходы к оценке безопасности наноматериалов // Гигиена и санитария. - 2007. - №6. - С. 3.
- Русаков Н.В. Эколого-гигиенические проблемы отходов наноматериалов // Гигиена и санитария. - М., 2008. - №6. - С. 20.
- ***ytical Methods for Tube Atomizers. Editor E. Rothery. Varian Australia Pty Ltd. Publication No. 85-100848-00, Sept. 1988. -193 p.
Статья в формате PDF
321 KB...
07 11 2026 2:22:31
Приведены данные по концентрациям и соотношениям изтопов стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах Алтае-Саянской складчатой области, Большого Кавказа, Британских каледонид, Шотландии, Западного Кунь-Луня, Бразилии. Выделены 4 подтипа гранитоидов, различающихся степенями изотопной обогощённости и деплетированности. По соотношениям 87Sr/86Sr отмечены широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии c контаминацией корового материала). Все подтипы шошонитовых гранитоидов тяготеют к компонентам обогащённой мантии типов EM I и EM II. Это связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы, или с субдуцированием в мантию терригенных осадков.
...
06 11 2026 14:44:47
Механизмы «хаотической» составляющей в динамике сердечного ритма недостаточно еще ясны и была предпринята попытка выявить их на основе совместного анализа линейных и нелинейных показателей. Показано, что коэффициент корреляции между этими показателями не превышает 0,5. Высказано предположение, что нерегулярные изменения сердечного ритма являются проявлением избирательного усиления одних и подавления других периодических процессов в динамике кардиоритма, как результат различных регуляторных влияний.
...
05 11 2026 0:39:28
Статья в формате PDF
107 KB...
04 11 2026 10:53:47
Статья в формате PDF
164 KB...
03 11 2026 20:58:46
Статья в формате PDF
112 KB...
31 10 2026 19:46:43
Проведена разработка метода междисциплинарного экологического проектирования на основе профессионально-интегрированной интенсивно-коммуникативной технологии обучения. Метод позволяет интегрировать знания студентов технических специальностей из разных наук вокруг решения одной проблемы экологического содержания. Метод представляет собой процесс творчества студентов, решающий нестандартные научно-учебные задачи. Центральным понятием междисциплинарного экологического проектирования является проект. Ведущие хаpaктеристики проекта новизна, оригинальность и возможность последующего воплощения в пpaктику. Выполнение проектов требует от студентов проявления самостоятельности, нестандартных подходов к решению насущных экологических проблем, что соответствует современным тенденциям реформирования высшего профессионального образования. В целом междисциплинарное экологическое проектирование ориентировано на развитие самостоятельности студентов, их интеллектуальной, познавательной и творческой активности, позволяет выстроить учебный процесс в соответствии с профессионально-интегрированной интенсивно-коммуникативной технологией, способствует развитию экологического сознания и формированию экологической компетенции студентов технических специальностей.
...
30 10 2026 18:48:21
Статья в формате PDF
130 KB...
28 10 2026 11:18:35
Статья в формате PDF
187 KB...
26 10 2026 8:15:10
Статья в формате PDF
334 KB...
25 10 2026 1:28:22
Статья в формате PDF
274 KB...
23 10 2026 5:40:23
Статья в формате PDF
131 KB...
22 10 2026 17:43:21
21 10 2026 22:10:29
Статья в формате PDF
125 KB...
19 10 2026 3:25:20
Статья в формате PDF
272 KB...
18 10 2026 21:39:26
Статья в формате PDF
268 KB...
17 10 2026 13:28:22
Статья в формате PDF
104 KB...
16 10 2026 1:30:29
Статья в формате PDF
255 KB...
15 10 2026 2:59:34
Статья в формате PDF
268 KB...
14 10 2026 3:28:51
Статья в формате PDF
314 KB...
12 10 2026 20:50:25
Статья в формате PDF
281 KB...
11 10 2026 0:46:38
Статья в формате PDF
120 KB...
10 10 2026 8:17:34
Статья в формате PDF
130 KB...
09 10 2026 15:40:49
Статья в формате PDF
149 KB...
08 10 2026 2:23:29
Статья в формате PDF
109 KB...
07 10 2026 23:23:26
В статье приводятся обобщенные данные о принципах лечения и современных подходах к дифференцированной терапии носовых кровотечений, отражена специфика коррекции геморрагического синдрома при кранио-фациальных травмах. Приводится критический анализ общепринятых положении о принципах лечения носовых геморрагий.
...
06 10 2026 18:29:52
Статья в формате PDF
125 KB...
05 10 2026 21:38:12
Статья в формате PDF
142 KB...
03 10 2026 2:41:43
В работе рассмотрены 2 класса водной растительности. Представлен продромус, изучено биоразнообразие сообществ в городских озерах. Для оценки загрязнения водоемов использовалась система сапробности.
...
02 10 2026 9:28:50
Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия.
...
01 10 2026 19:10:56
Получены сведения о начальных стадиях развития. Согласно профильно-генетической классификации почв техногенных ландшафтов [5] морфологически выделены элювиоземы инициальные, эмбриоземы инициальные и органо-аккумулятивные. Экспериментально показано, что выделение этих типов почв вследствие низкой скорости почвообразования пока возможно только по почвенно-биологическими показателями. Установлено, что микробное сообщество молодых почв на отвалах Мирнинского ГОК имеет хаpaктерные черты для начальной стадии почвообразования: более высокую в сравнение зональной почвой численность; низкую активность утилизации целлюлозы; низкую инвентарную. Последнее свидетельствует о низкой скорости формирования органо-минерального комплекса почвы. Выявлено, возможности дифференциации типов молодых техногенных ландшафтов по способу субстратов поддерживать начальный рост тест растений.
...
30 09 2026 1:52:37
Статья в формате PDF
136 KB...
29 09 2026 1:43:57
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::