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
106 KB...
28 05 2026 17:34:24
Статья в формате PDF
164 KB...
27 05 2026 16:57:59
Статья в формате PDF
103 KB...
26 05 2026 1:54:30
Статья в формате PDF
294 KB...
25 05 2026 2:49:40
Рассмотрены особенности проведения интервального тренинга в сравнении с равномерными тренировками. Определены границы применения интервального метода проведения тренировок. Разработан алгоритм проведения занятий с применением интервального метода тренировок. Приведены результаты курса тренировок и использованием интервального тренинга.
...
24 05 2026 21:13:39
Статья в формате PDF
123 KB...
23 05 2026 8:34:58
Статья в формате PDF
126 KB...
22 05 2026 23:13:18
Статья в формате PDF
244 KB...
21 05 2026 18:10:36
Статья в формате PDF
255 KB...
20 05 2026 23:24:53
Статья в формате PDF
103 KB...
19 05 2026 4:40:19
Статья в формате PDF
111 KB...
18 05 2026 16:10:25
Статья в формате PDF
114 KB...
16 05 2026 20:25:38
Статья в формате PDF
109 KB...
15 05 2026 5:21:42
Статья в формате PDF
135 KB...
10 05 2026 9:39:42
Статья в формате PDF
283 KB...
09 05 2026 16:14:31
08 05 2026 5:52:48
Статья в формате PDF
302 KB...
07 05 2026 5:29:40
Статья в формате PDF
259 KB...
06 05 2026 21:11:34
Статья в формате PDF
107 KB...
05 05 2026 7:18:19
Основным механизмом теплообмена для капиллярно-пористых физических систем (типа легкого бетона) является контактная теплопроводность, которая осуществляется благодаря связанным между собой процессам: переходом тепла от частицы к частице через непосредственные контакты между ними и переходом тепла через разделяющую промежуточную среду. С термодинамической точки зрения теплообмен в легких бетонах представляет собой теплоперенос (поток тепла Q), а точнее перенос энтропии (S), под действием градиента температуры (Т), осуществляемый, в соответствии со вторым законом термодинамики, от мест с более высокой к местам с меньшей температурой. Термодинамическая идентичность коэффициента теплопроводности () и S позволила, на базе второго закона термодинамики, вывести общее уравнение для прогноза теплопроводности легкого бетона в условиях его эксплуатации. Установлено, что релаксация теплопроводности (τ) пропорциональна затуханию объемных деформаций бетона (Θ), вызванных температурным градиентом и уровнем напряжения (η). Экспериментальные исследования теплопроводности легкого бетона подтвердили затухающий хаpaктер изменения Δλ как функции времени (t) и деформативности.
...
04 05 2026 17:17:26
Депо-моделирование описывает круговые процессы в метаболизме, качели депо-пулов, обратные связи между ними, связь воспаления и энергетики в организме, медленные ритмы в метаболизме. Сравнительное изучение противодействия дегенеративным процессам в консервативном и восстановительном лечении показывает, что формирование медленных ритмов, при которых воспаление и дегенеративные процессы идут по менее повреждающему и более оновляющему ткани сценарию, и с повышением энергоэффективности клеток, более успешно происходит при восстановительном, чем при консервативном лечении. Слабые медленные (недели, сезоны) отрицательные и положительные обратные связи отличают метод восстановительного лечения от сильных и быстрых (часы, сутки, 2 недели) при консервативном.
...
03 05 2026 15:40:24
Статья в формате PDF
167 KB...
02 05 2026 16:46:42
Статья в формате PDF
478 KB...
01 05 2026 18:12:29
Статья в формате PDF
832 KB...
29 04 2026 0:12:38
Статья в формате PDF
133 KB...
28 04 2026 17:35:31
В работе впервые приведены сведения о пoлoвых особенностях поведения в «приподнятом крестообразном лабиринте» двух групп крыс, гомозиготных по двуаллельному локусу TAG 1A DRD2, а также сравнительный анализ морфометрических хаpaктеристик миндалевидного комплекса мозга
...
27 04 2026 11:16:17
Статья в формате PDF
110 KB...
26 04 2026 14:53:58
Статья в формате PDF
186 KB...
25 04 2026 22:18:26
Статья в формате PDF
118 KB...
23 04 2026 11:36:33
Статья в формате PDF
106 KB...
22 04 2026 23:30:22
Статья в формате PDF
100 KB...
21 04 2026 11:26:42
Статья в формате PDF
275 KB...
20 04 2026 3:48:48
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 ::