Экология \6. Экологический мониторинг

Д.т.н., профессор Анциферова И.В. Макарова Е.Н.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Методологии оценки рисков наноматериалов и наночастиц.

Сегодня в мире проблемы нанотоксикологии и биобезопасности используемых наноматериалов выходят на одно из первых мест по важности и, соответственно, по числу работ в этой области. Нанотоксикология изучает взаимодействие наноструктур с биологическими системами с целью выявления связи между физическими и химическими свойствами наноматериалов (такими, как размер, форма, свойства их поверхности, состав и степень агрегации) с индукцией токсического ответа в биологических структурах. Токсичность наносистем включает в себя физиологические, физико-химические и молекулярные аспекты. Известно, что наночастицы могут проникать в неизмененном виде в организм через плацентарный барьеры, кожу, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт и накапливаться в костном мозге, центральной и периферической нервной системах, органах желудочно-кишечного тракта, легких, печени, почках, лимфатических узлах, обладать длительным периодом полувыведения [1,2].

Появление нанотехнологий, характеризуясь приростом числа новых нанопродуктов, сопровождается существенным отставанием в разработке регламентов безопасности их производства и применения. Трудности существуют как методологического, так и технического характера. Наиболее важными из них являются:

§ Сложности измерения полученной дозы.

§ Отсутствие данных о качественной и количественной идентичности проявлений токсичности наночастиц разной формы и размеров.

§ Низкая воспроизводимость результатов, полученных в разных лабораториях.

§ Необходимость оснащения лабораторий принципиально новым дорогостоящим и сложным оборудованием.

Оценку безопасности при работе с наноматериалами целесообразно проводить поэтапно, начиная с изучения и описания физико-химических свойств наночастиц и наноматериалов, включая строение и форму наночастиц, методы измерения количества и концентрации наночастиц и наноматериалов в объектах окружающей среды. Следующим этапом должно стать описание возможных источников и путей миграции в окружающей среде.

Вследствие очень большой удельной поверхности наночастиц относительное значение путей проникновения через различные поверхности и их воздействие на живые организмы может быть более высоким, чем для макро веществ. На первый план выходит проблема нанотоксичности в силу того, что токсичность наночастиц не является простым преобразованием уже известной токсикологии к наномасштабам [1-3].

Анализ имеющегося экспериментального материала о биологических эффектах наночастиц и наноматериалов позволяет сделать вывод о том, что:

§ токсичность зависит от концентрации наночастиц и площади их поверхности, а не от массы/объема;

§ токсичность зависит от физико-химических свойств наночастиц;

§ токсичность наночастиц, как правило, выше, чем токсичность микро- и макрочастиц такого же размера;

§ наночастицы могут быть токсичны не только для человека, но также для флоры и фауны.

Огромный вклад в международные усилия, направленные на минимизацию риска при использовании наноматериалов, вносит Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

В 2006 году ОЭСР была создана рабочая группа по наноматериалам (Working Party on Manufactured Nanomaterials - WPNM), задачей которой является создание базы данных по экспериментальным исследованиям в области гигиены и окружающей среды, разработка стратегии испытаний по этим показателям для наночастиц и наноматериалов [2, 4].

Нанотехнологии стали новым вызовом современному обществу, и Международная организация по стандартизации (ISO) приняла этот вызов. Новые стандарты в области нанотехнологий, разрабатываемые Техническим комитетом ИСО/ТК 229.

Активность ИСО/ТК 229 во многом обусловлена позицией его стран-членов - ведущих мировых лидеров в области нанотехнологий: США, Великобритании, Японии, Южной Кореи, Китая. В январе 2010 г. среди стран-членов ИСО/ТК 229 началось голосование по проекту новаторского технического отчета ISO/DTR 13121 «Нанотехнологии - процесс оценки риска, создаваемого наноматериала».

В первую очередь, новый технический отчет ISO/TR 13121 будет предназначен для организаций, которые тем или иным образом производят, участвуют в изготовлении и/или обработке спроектированных наноматериалов или распространяют продукты, их содержащие.

Пошаговый характер оценки риска, изложенный в проекте ISO/TR 13121в сжатом виде может быть представлен следующим образом:

Шаг №1. Описание наноматериала и его ожидаемое применение. Это описание должно быть достаточным для разработки детальных профилей свойств материала, его опасных факторов и потенциального воздействия на объекты на различных стадиях его жизненного цикла (изготовление, использование и утилизация).

Шаг №2. Описание профилей материала. Этот шаг определяет процесс, позволяющий пользователю разработать набор из трех профилей:

§ физические и химические свойства наноматериала;

§ опасные факторы воздействия наноматериала на окружающую среду, здоровье и безопасность в целом;

§ характер потенциального воздействия наноматериала на человека и окружающую среду на всем его жизненном цикле.

Шаг №3. Оценка риска. На этом этапе полученная при изучении и разработке профилей информация подлежит оценке, чтобы идентифицировать и охарактеризовать природу рисков, но главное, величину их уровня, которые следуют из профиля наноматериала и его ожидаемого применения.

Шаг №4. Оценка вариантов управления рисками. Пользователь оценивает, как следует управлять идентифицированными в шаге №3 рисками, и выбирает возможные варианты действий, которые могут включать, например, замену материала, мероприятия по контролю рисков на стадии проектирования изделия, применение защитного оборудования, модификацию продукта или процесса.

Шаг №5. Принятие решения и документирование. На этом этапе решается вопрос, следует ли продолжать разработку/производство данного наноматериала. Пользователь документирует принятые решения и их обоснованность, решает, следует ли поделиться необходимой информацией с заинтересованными лицами, внутренними и внешними поставщиками и/или клиентами. Пользователь может решить вопрос о необходимости дополнительной информации и принять меры для ее сбора.

Шаг №6. Обзор и адаптация. В результате регулярно планируемых обзоров, а также обзоров, выполнение которых инициировано внеплановыми событиями, возможен пересмотр результатов сделанной ранее оценки риска. Этот этап призван гарантировать, что принятая в организации система менеджмента рисков может быть улучшена в результате оперативной реакции на вновь поступившую информацию, например, данных о новой опасности или новом характере воздействия.

Оценки риска, рассматриваемые в техническом отчете ISO/TR 13121, достаточно гибки и не предполагают подхода "один, пригодный для всех, размер " ("one-size-fits-all"). У различных организаций, в зависимости от их размера, структуры и юрисдикции могут быть различные способы реализации такого процесса, зависящие, в том числе и от положения пользователя в жизненном цикле наноматериала. Так, организации, разрабатывающие и производящие наноматериалы на продажу в качестве первичных продуктов для различного применения, могут рассматривать более широкую перспективу, чем организации, лишь приобретающие определенный наноматериал для узкого применения. Важными моментами для эффективной идентификации управления рисками при этом являются тесная кооперация и своевременный информационный обмен между поставщиками наноматериалов и их клиентами [2, 5].

Выводы:

1. Токсичность наночастиц не является простым преобразованием уже известной токсикологии к наномасштабам.

2. В настоящее время данные по воздействию наночастиц на здоровье человека и экосистемы ограничены.

3. Необходима консолидация усилий мирового сообщества в изучении опасности нановеществ и нанотехнологий с целью их безопасного регулирования.

Список литературы:

1. Трифонова Т. А. Экологическая безопасность наночастиц, наноматериалов и нанотехнологий : учеб. пособие / Т. А. Трифонова, Л. А. Ширкин; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2009.

2. Хамидулина Х.Х., Давыдова Ю.О. Международные подходы к оценке токсичности и опасности наночастиц и наноматериалов/ Токсилогический вестник, 2011, http://www.rpohv.ru/

3. IRGC (International Risk Governance Council) Off.Rep. 2006, June, http://www.irgc.org/:_version.pdf.

4. Organization for Economic Cooperation and Development - http://www.oecd.org/

5. Хохлявин С.А. Нанотехнологии: и стандарты - неразрывный симбиоз. - Наноиндустрия, 2010, № 3, с. 32-36.