Nanomateriały - czy są dla nas zagrożeniem?

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Nanomateriały - czy są dla nas zagrożeniem?"

Nadzieja Jasińska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Nanomateriały - czy są dla nas zagrożeniem?

2 Nanomateriał oznacza naturalny, powstały przypadkowo lub wytworzony materiał zawierający cząstki w stanie swobodnym lub w formie agregatu bądź aglomeratu, w którym co najmniej 50% lub więcej cząstek w liczbowym rozkładzie wielkości cząstek ma jeden lub więcej wymiarów w zakresie 1 nm-100 nm. W przypadkach dotyczących ochrony środowiska, zdrowia, bezpieczeństwa lub konkurencyjności, wymaganie 50% i więcej cząstek, może być zmienione i przyjmować wartości z zakresu 1 50%. Materiał może być nanomateriałem, gdy powierzchnia właściwa w odniesieniu do objętości materiału jest większa niż 60 m 2 /cm 3.

W przypadkach dotyczących ochrony środowiska, zdrowia, bezpieczeństwa lub konkurencyjności, wymaganie 50% i więcej cząstek, może być zmienione i

3 SKALA PORÓWNAWCZA

4 ŹRÓDŁA NANOCZĄSTEK nanocząstki naturalne antropogeniczne Przypadkowe (niezamierzone produkty uboczne) Projektowane Zastosowanie: -medycyna, -ochrona zdrowia, -kosmetologia, -budownictwo, -sprzęt AGD, -tkaniny, filtry, -środki czystości, -elektronika, -optoelektronika

Zastosowanie: -medycyna, -ochrona zdrowia, -kosmetologia,

5 Według naukowców 50% nanocząsteczek znajdujących się we wdychanym przez nas powietrzu pochodzi ze spalin samochodowych, ok. 25% - z ogrzewania, 16% - z procesów przemysłowych. Przeciętnie wdychamy podczas jednego wdechu 5 tys. nanocząstek na 1 cm 3 pomijając cząstki ultradrobne z wulkanów, a uwzględniając tylko wytworzone przez człowieka. W mieście podczas szczytu zanieczyszczenia mamy ich około 50 tys. w 1 cm 3

Przeciętnie wdychamy podczas jednego wdechu 5 tys.

6 LISTA NANOMATERIAŁÓW O PRZEWIDYWANYM NAJWIĄKSZYM ZASTOSOWANIU KOMERCYJNYM Pochodne węglowe Fulereny (C60) Nanorurki węglowe jednościenne Nanorurki węglowe wielościenne Sadza techniczna Pochodne metali Srebro Tlenek cynku Ditlenek tytanu Żelazo Tlenek glinu Tlenek cer Pochodne nieorganiczne i organiczne (mieszane) Ditlenek krzemu Polistyren Dendrymery Nanoglinki

techniczna Pochodne metali Srebro Tlenek cynku Ditlenek tytanu Żelazo Tlenek glinu Tlenek

8 WŁAŚCIWOŚCI PRZYPISANE DO NANO WYMIARU: -biologiczne (bakteriostatyczność, bakteriobójczość itp.) -optyczne (barwniki, znaczniki, elektroluminescencyjne itp.) -elektroniczne (przewodność, elektrostatyczność itp.) -chemiczne (odporność, właściwości katalityczne itp.) -mechaniczne (wytrzymałość) - termiczne (inne przewodzenie ciepła)

) -elektroniczne (przewodność, elektrostatyczność itp.

9 HISTORIA I WSPÓŁCZESNOŚĆ

10 W Średniowieczu alchemicy potrafili, chociaż nie zdawali sobie z tego sprawy, wytwarzać nanocząstki metali o różnych średnicach. Mały rozmiar tych cząstek (rzędu ułamka mikrometra) jest odpowiedzialny za właściwości optyczne, które są źródłem przepięknych barw średniowiecznych witraży. kolor jon metalu czerwone Se lub Au żółte Ni 2+ lub Cd 2+ + S 2- zielone Cr 3+ lub Fe 3+ Niebiesko-zielone Cu 2+ lub Fe 2+ niebieskie Co 2+ purpurowe Mn 2+ czarne Cr 2 O 3 lub MnO 2 + NiO bursztynowe Fe 3+ + S 2- + C białe (opal) CaF 2 lub NaCl rozdyspergowane w szkle

11 Stal damasceńska zawdzięcza swoje wyjątkowe właściwości mechaniczne nanorurkom węglowym powstającym w trakcie złożonego i trzymanego w ścisłej tajemnicy procesu wygrzewania stali. Sumerowie zauważyli, że mleko i woda przechowywane w srebrnych naczyniach dłużej zachowują świeżość. Od tego czasu zaczęto stosować naczynia srebrne a w późniejszym czasie i srebrna zastawę stołową jako antidotum na zatrucia pokarmowe. Pod koniec XIX wieku wprowadzono sole srebra do zastosowań medycznych.

Sumerowie zauważyli, że mleko i woda przechowywane w srebrnych naczyniach dłużej zachowują świeżość.

12 Tlenek tytanu jest powszechnie stosowany do farb kryjących. Ziarna o rozmiarach nano odmiany rutylowej tlenku tytanu wykazują efekt fotokatalityczny. Oznacza to, że pod wpływem swiatła np. słonecznego rozszczepiają na swojej powierzchni cząsteczki tlenu do jego reaktywnych form. Układy te reagują ze związkami organicznymi powodując ich utlenianie. Oprócz deodoryzacji czyli niszczenia przykrych zapachów wykazują rownież efekt antyseptyczny.

13 Glinokrzemiany są przeważnie stosowane jako nanowypełniacze. Wprowadzenie ich do polimeru powoduje wyraźne zwiększenie modułu elastyczności, wyższą stabilność termiczną, zwiększone właściwości barierowe, odporność na rozpuszczalniki organiczne, wyższy współczynnik tłumienia ognia, lepsze właściwości optyczne oraz niższy współczynnik rozszerzalności liniowej.

stabilność termiczną, zwiększone właściwości barierowe, odporność na rozpuszczalniki

14 Ceramizery to nanocząstki tlenków krzemu, glinu i innych metali, w których uwypuklono ich niebywałą twardość, co w połączeniu z możliwością przyłączania się do powierzchni obniża tarcie i zużycie współpracujących ze sobą elementów. Zużyta zębatka skrzyni biegów po rajdzie 500 km. Inna zębatka po rajdzie z zastosowanymi ceramizerami, aby zapobiec ich zużyciu.

tarcie i zużycie współpracujących ze sobą elementów.

15 Hydrofobizacja powierzchni Efekt samooczyszczania self cleaning Po lewej stronie kropla wody rozpuszcza brud i wtłacza go do podłoża. Po prawej, efekt self-cleaning - do staczającej się kropli wody, która nie wnika do podłoża, przykleja się brud ze ściany.

16 Nanocząstki metali szlachetnych są stosowane jako katalizatory w ogniwach wodorowych oraz katalizatorach samochodowych. Dzięki swojej bardzo wysokiej aktywności, rozbudowanej powierzchni w stosunku do masy są bardzo wydajnym materiałem do zastosowania w przemyśle chemicznym jako katalizatory reakcji.

Dzięki swojej bardzo wysokiej aktywności, rozbudowanej powierzchni w

17 Implanty tytanowe powleczone warstwa diamentową wykazują 100% biozgodność z tkankami.

18 ZA I PRZECIW Unikatowe właściwości nanocząstek sprawiają, że z pomocą nanotechnologii można uzyskać produkty o właściwościach, których nie dałoby się osiągnąć przy zastosowaniu tradycyjnych materiałów i technologii. Wraz z nowymi właściwościami i ogromnymi możliwościami wynikającymi z zastosowania nanotechnologii pojawiają się też nowe, nieznane dotąd zagrożenia dla środowiska człowieka.

19 POTENCJALNE SKUTKI NARAŻENIA NA NANOCZĄSTKI Stany zapalne dróg oddechowych prowadzące do alergii, astmy. Zmiany zwłóknieniowe tkanki miąższowej płuc. Zmiany w układzie sercowo-naczyniowym. Mogą być następstwem interakcji nanocząstek z krwinkami, płytkami krwi lub komórkami ściany naczyń krwionośnych. Zmiany neurologiczne w tym zmiany patologiczne w mózgu. Kumulacja w narządach wewnętrznych. Zmiany genotoksyczne, których skutkiem mogą być choroby nowotworowe.

Mogą być następstwem interakcji nanocząstek z krwinkami, płytkami krwi lub komórkami ściany naczyń krwionośnych.

20 WŁAŚCIWOŚCI, KTÓRE MOGĄ WPŁYWAĆ NA TOKSYCZNOŚC NANOCZĄSTEK: Rozmiar cząstek. Kształt cząstek. Skład chemiczny cząstek. Pole powierzchni. Skład warstwy powierzchniowej. Obecność grup funkcyjnych. Rozpuszczalność. Ładunek powierzchniowy. Stężenie w środowisku pracy. Czas narażenia. Struktura krystaliczna. Zdolność do agregacji. Możliwość wnikania do wnętrza komórek. Możliwość adhezji nanocząstek na komórkach.

Rozpuszczalność. Ładunek powierzchniowy. Stężenie w środowisku pracy. Czas narażenia.

21 NARAŻENIE DERMALNE Cząstki < 10 nm łatwo przenikają przez naskórek i skórę właściwą. Mieszki włosowe, gruczoły potowe i łojowe drogą wnikania nanocząstek metali (0,1% powierzchni skóry). Możliwa migracja nanocząstek pomiędzy głębszymi warstwami skóry (ZnO i TiO 2 ). Dystrybucja w organiźmie wraz z krwią, limfą do narządów wewnętrznych ( wątroba, nerki, układ nerwowy).

22 NARAŻENIE DROGĄ POKARMOWĄ Bezpośrednie przeniesienia drogą: ręka - usta. Połykanie ziaren aerozoli odksztuszanych w wyniku oczyszczania się dróg oddechowych. Szybkość absorpcji nanoczątek w przewodzie pokarmowym zależy od wielkości cząstek oraz od ich ładunku elektrycznego. Dystrybucja w organizmie wraz z krwią, limfą do narządów wewnętrznych ( wątroba, śledziona, nerki, płuca).

23 Tlenek ceru (CeO 2 ) stosowany jest jako dodatek do substancji do polerowania luster czy soczewek, a także jako dodatek do oleju napędowego pełniąc funkcję katalizatora (zmniejsza emisję cząstek stałych, które są potencjalnie rakotwórcze). Naukowcy z Uniwersytetu Marshalla w USA odkryli, że wdychane nanocząstki 10 nm tlenku ceru przedostają się do organów wewnętrznych i największe ich stężenie występuje w wątrobie. Wpływ nanocząstek CeO 2 jest toksyczny (badania histopatologiczne) i przybiera charakter zależny od dawki. Mechanizm toksyczności nie jest jeszcze poznany. Badania wykonywane były na szczurach.

24 Nanotlenek krzemu b. niska gęstość nasypowa ok. 110 g/dm 3, b. wysoka porowatość, powierzchnia właściwa ok. 300m 2 /g. Środek dopuszczony jako zagęstnik w przemyśle spożywczym, silnie higroskopijny pochłania 7x więcej wody w stosunku do swojej masy; Wdychanie powoduje podrażnienie błon śluzowych ciągłe narażenie powoduje objawy podobne do pylicy.

25 Toksyczność nanocząstek zależy od wielu czynników, m.in. sposobu ich wytwarzania. Większość przebadanych form TiO 2 wykazuje pewien stopień toksyczności, poza wytwarzanymi poprzez użycie bakterii i pleśni. Nanometryczny ditlenek tytanu (TiO2) został uznany przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) jako przypuszczalny kancerogen przy narażeniu drogą oddechową (grupa 2A), chociaż większe cząstki ditlenku tytanu nie wykazują takiego działania

26 OCENA RYZYKA ZAWODOWEGO Obecnie nie ma wystarczającej wiedzy do przeprowadzenia ilościowej oceny ryzyka zawodowego związanego z narażeniem na nanomateriały. Z uwagi na brak wartości normatywnych i wartości odniesienia oraz trudności metod pomiarowych, zarówno w materiałach EU OSHA jak i NIOSH przyjmuje się, że ocena ryzyka zawodowego w związku z narażeniem na nanomateriały powinna być oceną jakościową.

31 Omnia sunt venena, nihil est sine veneno. Sola dosis facit venenum. (łac.) Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną, bo tylko dawka czyni truciznę. Paracelsus.

Podobne dokumenty

ZALECENIA DO OCENY I OGRANICZANIA RYZYKA ZAWODOWEGO ZWIĄZANEGO Z NARAŻENIEM NA NANOCZĄSTKI METALI I TLENKÓW METALI

ZALECENIA DO OCENY I OGRANICZANIA RYZYKA ZAWODOWEGO ZWIĄZANEGO Z NARAŻENIEM NA NANOCZĄSTKI METALI I TLENKÓW METALI Nanocząstki metali oraz tlenków metali stanowią bardzo niejednorodną grupę pod względem