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经济合作与发展组织日前发布的报告指出，加强研究纳米材料垃圾给人类健康和生态系统带来的潜在风险已是当务之急。该组织表示，从农药到手机电池，从除臭剂到网球拍，纳米材料被应用到各个领域。该报告警示，人们对纳米材料垃圾潜在风险的认识还远远不够。

疑问：

纳米材料都会产生哪些垃圾？对人类可能产生哪些健康威胁？纳米材料产生的垃圾又该如何进行控制和处理？

解答：

中科院纳米生物效应与安全性重点实验室研究员张智勇告诉《中国科学报》记者，纳米材料或纳米产品在生产、使用及废弃处置过程中，会不可避免地被释放到环境中。如添加纳米银的抗菌防臭袜，经过多次洗涤后，纳米银会不断脱落，进入市政污水处理系统。

“纳米材料在许多工业产品中，大多作为添加剂或产品表面的局部涂层等出现在日常生活中。”中科院高能物理所研究员邢更妹认为，由于其在整个产品中所占比重很小，如何定义纳米材料垃圾还是一个值得商榷的问题。“其实早在2000年，纳米材料的生物安全性问题就已经引起了国际及国内研究部门的关注。”

据了解，纳米材料由于特殊的尺寸及比表面效应使其具有许多优越的性能，对其开展的研究应用也为国家能源、材料及医药领域带来了革命性的创新成果。

“与常规物质相比，纳米材料具有界面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等独特的物理、化学性质，其对生态环境和人体健康的影响不容忽视。”张智勇介绍，从本世纪初，纳米毒理学的研究已经引起科学界及企业界的密切关注，中科院纳米生物效应与安全性重点实验室便因此应运而生。

随着纳米科技的迅速发展，纳米材料在国防、医药、工农业生产以及日常生活中得到广泛应用。如用于隐形飞机的纳米吸波材料、用于工业催化的纳米催化剂、用于农业的纳米农肥农药，还有日常生活中的纳米防晒霜、纳米涂料以及医用的纳米杀菌剂等。“甚至连速溶咖啡、口香糖中都含有纳米材料。”张智勇说。

纳米颗粒物种类繁多，其物理化学性质与其生物效应密切相关。“纳米颗粒对人体的暴露包括呼吸、皮肤接触、胃肠道接触以及注射等。从动物实验的结果看，不同纳米材料、不同暴露方式所产生的生物效应不同。”张智勇说。如纳米二氧化钛经口染毒，未发现引起小鼠明显的急性毒性，而其采用鼻腔暴露，则发现纳米二氧化钛颗粒在经小鼠的鼻黏膜吸收后，能够经嗅神经通路到达嗅球及大脑中各分区，引起嗅球和海马神经元形态的病理改变。他也强调，纳米二氧化钛可使神经元呼吸功能受损，导致脑氧化损伤，并通过对神经组织特异性损伤，引起兴奋性神经递质代谢异常，影响大脑的正常病理和生理功能。

“关于纳米材料安全性问题的研究也显示，纳米材料与有毒分子之间没有必然的联系，尺寸效应带来的高表面反应活性是其可能产生潜在安全性问题的关键。”邢更妹说，如纳米颗粒通过呼吸道进入体内，会提高心血管疾病的风险，通过口服进入体内对胃肠道功能也有一定的影响，但这些影响都具有剂量及时间依赖性。也就是说，这些影响是暴露在一定的剂量下，并暴露一定时间后表现出来的。

“因此需要关注其在环境及生态系统中的临界剂量、临界时间等问题。研究者还认为通过表面化学修饰降低其表面活性，诱导聚合改变尺寸等以增加纳米材料的惰性，然后释放到环境中，减少安全风险。”邢更妹表示。

“必须加强基础研究，了解纳米材料进入市政污水或垃圾处理系统后形态的转化及其生物效应。如纳米银，在市政污泥中转化为硫化银，毒性可以大大降低。”张智勇呼吁，对于在市政污水或垃圾处理系统中仍会有较大毒性效应的纳米材料，应从源头抓起，限制其排放或经无害化处理后再排放，“否则一旦进入环境就很难处理了”。


来源：中国科学报