纳米材料存在哪些安全问题？驾驭纳米材料的独特风险

纳米材料之所以具有革命性，正是其主要安全隐患的根源。 由于其尺寸极小，这些材料表现出独特的物理和化学行为，与它们的较大块状对应物显著不同。主要的安全问题围绕着它们的高反应性、它们绕过身体自然防御的能力，以及目前对其对人类健康和环境的长期影响的不确定性。

纳米材料的核心安全挑战并非它们都 inherently 有毒，而是它们的行为复杂且依赖于具体情境。一种材料的风险概况在纳米尺度上会发生显著变化，因此需要根据其具体的尺寸、形状和化学成分进行谨慎的、逐案评估。

纳米材料为何构成独特挑战

从块状材料到纳米材料的转变不仅仅是尺寸的变化；它是物理和化学性质的根本性转变。这种转变是其效用和潜在风险的根源。

在纳米尺度（通常为1-100纳米），颗粒的表面积与体积比呈指数级增长。这种巨大的表面积意味着材料原子中有更大比例暴露在外，并可与周围环境相互作用。

这是它们与相同化学物质的块状形式相比，反应性增强的主要驱动因素。

当纳米材料与生物系统相互作用时，这种高反应性可能导致活性氧（ROS）的产生。

ROS是不稳定的分子，可以损害细胞、蛋白质和DNA，这一过程被称为氧化应激。这种细胞水平的损伤是许多潜在不良健康影响的怀疑机制。

纳米材料的小尺寸使其有可能绕过身体对较大颗粒有效的天然保护屏障。

它们可以被深吸入肺部，可能穿透皮肤，在某些情况下，甚至可以穿过高度选择性的血脑屏障，进入通常受到保护的器官和组织。

了解纳米材料如何进入人体对于评估和减轻风险至关重要，尤其是在职业和环境背景下。

对于纳米技术行业的工人来说，吸入被认为是最重要的暴露途径。空气中的纳米颗粒可以深入肺部区域。

令人担忧的是，某些类型的纳米颗粒，特别是像碳纳米管这样的高长径比材料，可能表现得像石棉纤维，可能导致慢性炎症、纤维化和其他肺部疾病。

虽然完整的皮肤提供了坚固的屏障，但一些研究表明，非常小的纳米颗粒可能能够穿透皮肤，特别是当皮肤受损、弯曲或擦伤时。

皮肤接触的总体风险通常被认为低于吸入，但不能忽视，特别是长期或高浓度暴露。

纳米材料可以通过受污染的水、食物或来自消费品和医疗应用而摄入。虽然胃肠道构成了一个强大的屏障，但存在吸收和转移到其他器官的可能性。

当释放到环境中时，纳米材料可以在土壤和水中积累。它们对生态系统、微生物和食物链的长期影响是一个活跃且关键的研究领域。

将“纳米材料”视为单一、统一的物质类别是一个严重的错误。它们的潜在危害并非普遍属性，而是高度特定于个体材料。

纳米颗粒的风险概况由多种因素共同决定：

经典的毒理学原理适用。潜在的危害取决于剂量（多少）和暴露的持续时间（多久）。

消费者产品中的低水平、偶然暴露与制造设施中的慢性、高浓度暴露呈现出非常不同的风险概况。

监管机构和安全专业人员面临的一个重大障碍是，缺乏用于在空气、水或生物组织等复杂环境中检测、测量和表征纳米材料的标准化、全球公认的方法。这种不确定性使制定明确的暴露限值和安全法规变得复杂。

应对纳米材料的不确定性需要采取积极主动和预防性的方法，重点是在更好地了解风险之前尽量减少暴露。

如果您的主要重点是研发：将所有新型纳米材料视为潜在有害物质，并实施控制层级，优先考虑工程解决方案，如通风橱或手套箱。
如果您的主要重点是工业制造：优先考虑工艺密闭和通风系统，以最大限度地减少空气中纳米颗粒的产生和释放，并提供适当的个人防护设备（PPE），如N100呼吸器。
如果您的主要重点是环境风险评估：关注材料的整个生命周期，从合成到报废处置，以识别和减轻潜在的环境释放途径。

最终，负责任地利用纳米技术的强大力量取决于对理解和管理其风险采取严谨的、基于证据的方法。