纳米材料的安全性

纳米材料的安全性（通用6篇）

篇1：纳米材料的安全性

纳米材料的安全性

摘 要近年来，随着现代纳米技术在环境领域中的广泛应用,各种不同形式的纳米尺度物质对人类环境可能带来的潜在影响,逐渐引起相关领域研究工作者广泛关注。本文分析了纳米材料的暴露途径和对生物体及环境的潜在威胁，以及纳米材料的几种毒性；并探讨了纳米材料产生毒性效应的几种可能机制；介绍了国内外几种典型的纳米材料毒性研究情况；并提出了一些建议。

关键词 纳米材料 毒性 安全性

引 言：

广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1～100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。具体的说主要有以下特性：(1)表面与界面效应：这是指纳米晶体表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。(2)小尺寸效应：当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出“新奇”的现象。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。(3)量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。(4)宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

近年来，随着纳米科技的迅猛发展，各种人造纳米材料已经在医药、化妆品和电子等产品中广泛使用[2]。纳米材料既可以造福人类，也可能给环境和人体健康带来影响。然而，纳米材料的生物安全性现在还是未知数，关于它对健康的影响也还没有成熟的分析方法。据美国纽约罗切斯特大学研究人员的实验显示[3]，实验白鼠吸入纳米材料可能对多个脏器和中枢神经系统产生不良影响。虽然现在人们还不知道纳米粒子进入大脑并堆积起来会产生何种影响，但是纳米物质应用的安全性早就被那些对纳米研究持谨慎态度的学者所重视。有些科学[3]家甚至提出，为保证人类健康和环境安全，应暂停纳米材料研究。美国、英国和日本等国多年前就已致力于富勒烯、单壁和多壁碳纳米管以及氧化铈纳米材料的安全性评估。进入21世纪，我国开始高度关注纳米生物效应与安全性的研究。目前，中国科学院高能物理所以大科学平台为中心，结合核分析重点实验室长期开展的稀土和重金属生物效应、有机卤素毒理及环境毒理学研究的丰富经验，已从生物整体水平、细胞水平、分子水平和环境等几个层面开展纳米生物效应的研究工作。预计在未来的研究中会有更多的人员加入这一行列，这预示着纳米技术研究和材料应用即将进人一个新时代。

[1]

1、纳米材料的暴露途径及其潜在威胁

纳米材料主要通过呼吸系统、皮肤接触、食用和注射及在生产、使用、处置过程中向环境释放等途径向生物体和环境暴露而产生威胁。

首先，纳米颗粒通过呼吸系统被生物体吸收。如研究人员和工厂的工人容易暴露在纳米颗粒浓度高的空气中，主要以被动扩散方式通过细胞膜吸收，由于其粒径非常小(1～100nm)，所以其布朗运动速度很快，主要附着于肺泡和较大的支气管内。附着在肺泡表面的难溶颗粒，有的被滞留，以致引起病变；有的可到达淋巴腺或随淋巴液到达血液，可能具有较高毒性。近来多项研究发现，纳米材料可以在动物的呼吸道各段和肺泡内沉积，并且可以致明显的肺泡巨噬细胞(AM)损伤。其次，皮肤是人类阻挡外源污染物质的重要屏障系统，污染物主要通过表皮脂质屏障经皮肤吸收。如皮肤吸收通常发生于使用含二氧化钛或氧化锌纳米颗粒的化妆品。再次，食用和注射难溶性药物的消化道吸收率和药效与药物的粒径呈负相关关系也人所共知。然而，科学家们发现药物制剂的粒径变小而其毒副作用却得到不同程度的增大。常规药物被纳米颗粒物装载后，急性毒性、骨髓毒性、细胞毒性、心脏毒性和肾毒性明显增强。最后，针对在生产、使用、处置过程中向环境释放，有研究者提出，纳米颗粒难溶于水，故不必担心其会污染地下水环境。但有研究发现，由于纳米碳管具有相当大的表面积，所以其他种类的分子能够吸附在碳管上，并通过地下水作用将污染物大面积传播，导致环境恶化。也有研究[5]表明。一种亲水的纳米材料，可以在没有任何表面处理的情况下于水中形成胶体样物质，其溶解度是多环芳烃(PAHs)在水中溶解度的100余倍，而水中很低浓度的PAHs也会对环境产生影响，因此推测C50可能具有相似的属性，因此有必要评价水环境中可能存在的纳米颗粒的理化特性。

除了暴露途径，暴露剂量是另一个重要的问题。纳米尺寸是决定纳米颗粒毒性的一个因素，但是纳米颗粒的总表面积(由尺寸和总剂量决定)也非常重要。表面反应活性低的纳米颗粒对人类和其他动物的潜在毒性与暴露的剂量和途径有关。因此，尽量减少以及准确确定暴露的剂量十分关键。但是，由于纳米颗粒的团聚特性，目前还很难准确测定人或生物在某一环境中对某一尺寸的暴露剂量。

从长远看，随着纳米材料的广泛应用，通过大气、水和土壤等途径将不可避免地造成对整个生态系统的暴露。因此有必要对纳米材料的生物效应进行研究，建立纳米材料安全性研究体系，以评价其环境和健康风险。

[4][4]

2、纳米材料的毒性

（1）纳米材料的吸入毒性近来多项研究发现，纳米材料可以在动物的呼吸道各段和肺泡内沉积，并且可以致明显的肺泡巨噬细胞损伤。如图1，Lam[6]等采用支气管注入法分别给小鼠注入0、0.1、0.5 mg/kg的单壁碳纳米管7 d和90d后，出现了上皮样肉芽肿，并呈剂量依赖性增加。他们认为，在[7]其实验条件下，一旦单壁碳纳米管(SWNT)到达肺脏，则其毒性比炭黑和石英都高。Warheit等也采用支气管注入法研究了单壁碳纳米管(SWNT)对大鼠的影响，染毒剂量分别为1和5mg/kg，在24h、1周、1个月和3个月后进行组织病理学评估，结果也观察到了肺损伤和肉芽肿的形成，但是，单壁碳纳米管(SWNT)暴露所导致的是多病灶肉芽肿，且没有进行性肺部炎症和细胞增生的表现。这种肉芽肿损伤更像免疫反应或是肺对外来物质的清除反应，这预示着单壁碳纳米管(SWNT)具有新的致肺损伤机制。Dick[7]等比较了纳米炭黑、纳米钻、纳米镍和纳米二氧化钛，发现它们致肺部损伤的程度与产生自由基并且引发氧化损伤有关。他们认为，这是纳米材料表面可以与组织发生反应产生自由基的缘故。

图1 透射电子显微镜下碳纳米管(深色区域）进入了细胞核。

(2)纳米材料的接触毒性

有学者[8]发现，人工培养的人表皮角质细胞暴露于单壁碳纳米管（SWNT）后出现自由基形成、过氧化物积聚以及抗氧化物质减少，暴露18 h后细胞活力下降等，同时还发现细胞形态和细胞的超微结构发生改变，如图2。Menzel等用粒径为45～150nm长、17～35nm宽的纳米二氧化钛覆盖与人体皮肤最为相似的猪皮，8h后通过粒子诱发X射线荧光分析观察纳米二氧化钛在皮肤结构中的分布情况，实验结果证实纳米二氧化钛可以通过角质层进入到表皮下的颗粒层，尤其是在表皮生发层。

[8]

图2纳米二氧化钛在皮肤结构中的分布情况

美国环境保护署毒害神经学家贝利纳维罗内齐博士及其同事查明，二氧化钛(TiO2)纳米颗粒能损害大脑细胞。

（3）纳米材料透过血脑屏障

研究表明[8]，纳米粒子是通过被动转运、载体介导或者吞噬作用跨越血脑屏障的。但是，纳米粒子究竟是怎样突破血脑屏障的，对内皮细胞间紧密连接是否有损伤，还有待于进一步确定。能够跨越血脑屏障的纳米药物固然受到欢迎，但是意味着毒性物质也有可能通过这种途径进入大脑，所以需要对纳米载药材料进行全面的安全性评价。

（4）纳米材料对微生物的影响

现已有多项研究[9]表明纳米材料具有抗菌作用。另外，纳米二氧化钛包被的中空玻璃球可以抑制蓝藻和硅藻的光合作用，显示纳米材料在抑制海藻过度生长方面的应用潜力。由于微生物在维持土壤及水生态平衡中发挥着重要作用，纳米材料对生态平衡的破坏应引起注意。一旦具有抗菌作用的纳米材料进入生态环境(如纳米废弃物或环境治理投放)，是否会破坏正常微生物种群的生长而影响到整个生态环境的平衡，应进行更加深入的研究。、纳米材料产生毒性效应的机制

纳米材料产生毒性效应的可能机制有自由基机制、分子机制和免疫机制等。

3.1 产生毒性效应的自由基机制

有关纳米材料的各种体内和体外化学试验都表明可以产生活性氧自由基，如量子点、单壁碳纳米管、富勒烯、超细颗粒物等，暴露于光、紫外线、过渡金属的条件下均可生成活性氧簇。粒径和化学组分不同的各种纳米颗粒物也会影响线粒体的代谢，因为线粒体是自由基活化组织，因此可能改变活性氧簇的产生，负载或干扰 机体抗氧化防御机制。如富勒烯作为产生超氧自由基的 标准纳米颗粒物，其确切的发生机制可能包括：纳米颗 粒物产生的光激发促使系统内自由电子的产生；纳米颗 粒物的代谢产生自由基活化介质，特别是这种代谢是经 细胞色素(P450)诱导的；体内炎症反应可能导致巨噬细

胞释放氧自由基。国际毒理学等权威杂志报道，过剩自

图3 自由基攻击细胞膜

由基可引发100多种疾病，包括各种癌症、心脑血管疾病、动脉硬化、衰老、糖尿病等。

3.2 产生毒性效应的分子机制

纳米颗粒沉积在肺部后，可能破坏细胞膜或直接通过细胞膜进入细胞内部，并与细胞内的脂质、蛋白和核酸等生物大分子相互作用，改变生物大分子的构型和构象，从而改变生物大分子的相应功能。Christie等研究了水溶性富勒烯衍生物对细胞膜的损伤作用，发现富勒烯衍生物能产生超氧阴离子。这些自由基通过脂质过氧化破坏细胞膜，使细胞丧失正常的功能，但DNA的质量浓度和线粒体的活力没有受到多大影响。细胞骨架由蛋白纤维组成，具有支撑细胞、物质转运、信息传递、细胞增殖和辅助基因表达等功能。Moller[9]等研究了几种纳米颗粒对巨噬细胞骨架的影响，发现高质量浓度的纳米颗粒会使细胞骨架的正常功能丧失，表现为阻止细胞间的物质转运，增加细胞的硬度，破坏巨噬细胞的吞噬能力，妨碍细胞增殖，导致肺部慢性炎症。

[9]图

经支气管肺活检结果

图

胸腔镜检查结果

图3 18个月后胸腔膜病理检查结果 图4 18个月后肺部病理检查结果

目前建立的毒理学机制理论较多，彼此之间存在着一定的矛盾。但一般而言，纳米材料的生物效应主要与纳米颗粒本身性质(如质量、粒子数、粒径、表面积等)及纳米粒子表面修饰(吸附、键合、载带等)有关。

4、国内外纳米材料毒性研究概况

近年来，纳米技术和纳米材料所带来的经济收益和技术进步相当的可观，这种新材料和新技术可能带来的生物安全性方面的影响和相关的研究也逐渐被认识和重视。美国环境保护机构(us environmental protection agency)已确认了一些关于纳米颗粒安全性评价的课题，如人造纳米颗粒的毒理学，使用已知颗粒和纤维的毒理数据外推人造纳米颗粒毒性的可能性，人造纳米颗粒对环境和生物的传送、持续和转化等。英国政府也要求皇家学会和皇家工程院研究纳米技术可能造成的伦理和社会问题，在一定期限内发布研究报告。国内也有一些研究人员较早地认识到这一方面研究的重要性，并开展了一些初步的研究与探讨。

4.1我国纳米材料毒性研究

我国关于纳米材料毒性相关研究还很缺乏，尽管已经取得了一些初步的研究成果，但与纳米材料研究相比尚处于起步阶段。纳米材料的生物安全性研究不仅对人体健康具有重要意义，而且还牵涉到劳动保护、资源利用等许多方面，所以应该引起我国政府的高度重视。首先是纳米磁性材料的研究，由于纳米磁性材料是一种磁性强、制备相对简单、生物相容性

[10]较好的材料，因此在生物医学领域有着广泛应用。东南大学医学院新药临床前药理基地口副对由表面包覆谷氨酸分子的球形y-Fe203和Fe304磁性纳米颗粒制成的抗癌材料进行了毒性检测，未见三氧化二铁磁性纳米材料对哺乳动物体细胞及生殖细胞有遗传毒性作用，在连续给药l4天后，该材料无毒性反应剂量是人体推荐注射量(国内：0．56～0．84mg／(kg·次))的10倍以上；而四氧化三铁磁性纳米颗粒无体细胞致突变作用，但经口染毒可能会对雄性生殖细胞有致突变作用。湖南大学的李杜等对无机硅壳类纳米颗粒进行了细胞毒性的研究，利用无机二氧化硅纳米颗粒(SiNP)、二氧化硅壳荧光纳米颗粒(FSiNP)以及二氧化硅磁性纳米颗粒(MSiNP)对美洲绿猴肾细胞、鼻咽癌细胞系和乳腺癌细胞系进行了毒性研究。结果表明，在有效浓度范围内，无机硅壳类纳米颗粒具有很好的生物相容性，对细胞的生长和代谢没有明显影响，从而为无机二氧化硅纳米颗粒在生物医学中的应用提供了一定的理论依据。贾元宏[12]等对一种以纳米硅基氧化物(SiO2-x)、纳米载银抗菌粉、纳米载锌抗菌粉为主要成分的复方抑菌剂进行了抑菌效果和毒性试验。结果表明，该抑菌剂对雌、雄小白鼠口服半数致死量（LD50）均大于5000mg／kg，按急性经口毒性评价标准，属实际无毒物质；在家兔急性皮肤刺激试验中，未见红斑、水肿和其他异常现象；而对大白兔进行眼刺激试验后，3只出现轻度分泌物，且角膜、虹膜均正常，48h后恢复正常，属无急性刺激性物质；小白鼠蓄积系数k大于5，属弱蓄积性物质。

此外，国内外学者还对固体脂质纳米颗粒、纳米聚四氟乙烯和碳颗粒用纳米SiO2／ Gf／EAM 复合材料等的生物安全性问题进行了初步研究，取得了一些成果，但这些研究仅仅是纳米材料中的很少一部分，而且研究中仍存在一些不足。纳米材料生物安全性研究是一个典型的综合性强的交叉学科领域，需要综合利用各种研究方法和手段，才能有效地完成纳米生物环境效应的研究。作为“科学技术的眼睛”的分析科学，在这项研究中有着极其重要的作用。传统用于研究纳米生物环境效应的方法，如MTT(一种黄颜色的染料)法(一种检测细胞存活和生长的方法)适合常规物质(如重金属离子、有机污染物)的检测，但不一定适合具有特殊性质的纳米尺度物质的检测。此外，这些传统的检测方法灵敏度不够高，而且费时、复杂，不利于掌握和操作。近年来，光传感器为生命科学、环境科学、材料科学的研究提供了许多新的、高灵敏度的分析手段，推动了这些学科理论和高新技术的发展。如用发光细菌的发光体系来研究存在于水体中的纳米材料的生物效应；用绿色植物叶子的延迟化学发光来研究存在于大气中的纳米粉末对光合作用过程的影响等；并进一步研究纳米材料的粒径、浓度、形貌等对其生物环境效应的影响，从而建立起简单、快速、灵敏地研究纳米材料生物环境安全性的新方法和新技术。

4.2 国外纳米材料毒性相关研究情况

首先是碳纳米管的毒性研究，由于单壁碳纳米管在机械和电子磁性方面有优越的性质，因此有着广泛的应用和商业价值未被处理过的碳纳米管非常轻，有可能通过空气到达人的肺部。因此，单壁碳纳米管对于环境和生物的安全性也最先被人们注意。在单壁碳纳米管肺部

[13][13]毒性研究方面，美国NSA Johnson空间中心的Chiu Wing Lain等和美国杜邦公司的David B．warheit[13]等已经做出了相关的研究。其次，纳米量子点是研究重点，它的特征是材料的尺寸在三维方向上均小于电子的自由程，因此在这种材料中电子在空间的运动受到限制，在不同方向上的电子能级都是离散的，从而表现出一些独特的性质，如电子隧道效应、单色光发射等。量子点由于具有独特的荧光效应，广泛用于生物学标记，因此，量子点的毒性问题也随之产生。量子点的毒性主要取决于量子点的材料组成、量子点的大小和表面修饰情况等。美国加州大学San Diego分校的Austin M．Derfus[14]等发现，以CdSe为核心的半导体量子点在某些情况下有很强的毒性。当合成半导体量子点的时候改变参数，暴露在紫外线下和表面修饰后，量子点的细胞毒性会有所变化。进一步研究揭示了细胞毒性与自由Cd的释放有关。当经过合适的修饰，以CdSe为核心的半导体量子点可变得无毒并且可在体外

[15]进行细胞移植和重组。美国Case Western Reaserve大学的研究人员对包含DNA 的纳米颗粒进行了毒性研究，将DNA压缩在多聚一赖氨酸内，然后包在纳米颗粒中，用聚乙烯乙二醇将这种纳米颗粒修饰在半胱氨酸的N端，这样做可以有效地通过某种途径转染上皮细胞。在10g的剂量下，DNA纳米颗粒没有出现可察觉到的毒性，并且在这个剂量上有最高的基

[11]因表达。这个比较好的毒性测试结果有助于控制稳定的压缩DNA的发展。

5、一些建议

著名学者方舟子博士也认为，“ 科学界在展望新技术的前景时，不要过分乐观，设想得过于美好，要让公众了解到可能的障碍和问题”。树立这样的观念是应该的, 及早关注纳米材料的环境影响, 将对人类更加有利。目前, 社会对纳米技术的负面效应认识不够，只有对纳米技术实施有效的社会控制, 才能引导它向健康方向发展，应当开始如下的工作：（1）成立跨学科的科技中心研究纳米微粒与纳米管毒性、流行病学、暴露路径, 以发展一套可以用来监控人造与自然环境中纳米微粒与纳米管的方法与仪器。

（2）由于纳米微粒与纳米管对环境的影响目前尚未完全清楚, 所以要尽可能避免将纳米微粒释放到环境中 要规范工作环境中纳米微粒的可存在量规范, 并在生产纳米微粒的过程中采取较低的暴露量标准。（3）对于消费性产品, 如含有纳米微粒成分, 在获准上市以前, 质量环境监管机构应该对所使用的纳米微粒进行完整的安全评估同时建议制造商公布评估其纳米方法细节国家应针对纳米产品的性质重新反思目前的监管机制。

（4）建议检讨现行法律关于工作环境内意外事故发生时的管理方法, 研究制定对于在有纳米微粒存在的工作环境的管制和人员保护措施。

总而言之, 我们要用理性的眼光去看待纳米技术的发展在研究、开发时既不要忽视它的潜在危险而贸然发展, 也不要夸大它的可能危险而阻止它的发展。而应该在技术自身尚未发展到充分成熟, 达到完全可以影响和驾驭自然和社会协调发展阶段之前, 拿出真正的决心和有力措施来促进技术的全面健康发展, 从源头上控制、阻止对其不适当的使用所引起的灾难性负效应。

6、结束语

目前，纳米科技应用开发的研究力度远远大于对科技本身潜在风险研究的力度，国内纳米材料的研究开发已经进入国际领先行列，市场上也出现了如纳米碳管、纳米二氧化钛和纳米氧化锌等多种产品，这些产品没有经过严格的人体危害研究之前马上投放市场是不恰当的；另外，纳米材料在生产和运输的过程中是否会对生产运输者的健康造成危害，是否会因泄漏扩散到环境中而造成污染；纳米材料在使用过程中要遵从什么样的技术规范等等问题目前都不清楚，含有纳米颗粒和纳米纤维的纺织品和生活用品会随时间推移而脱落、分解进入环境中，特别是水环境。这些材料的生物可降解性，是否会对水生生物及整个水生态系统产生不良影响，是否会通过食物链最终在人体富集积累而危害公众健康等问题目前也不清楚。鉴于双对氯苯基三氯乙烷（DDT）、多氯联苯（PCB）和二恶英（Dioxin）的惨痛教训，纳米材料对人类健康、环境和社会的影响是一个亟待解决的问题，需要建立纳米材料的研究、生产和使用的安全规范，以及环境系统评估和监测的方法和制度，并将“纳米污染”列入国家战略研究规划。

专家们认为，未来纳米环境安全问题的研究必须重视以下几个方面的工作：(1)纳米颗粒毒性与粒径大小有着重要的关系，需要比较不同粒径的同种纳米材料的毒性。

(2)纳米材料在不同外部条件下毒性发生怎样的改变，如何通过改变外部条件和修饰方法来改变毒性是一项具有重要应用价值的研究。

(3)纳米材料如何穿越生物屏障、作用于哪些靶标及引起怎样的代谢改变。(4)纳米材料对机体及其器官、组织、细胞、分子、基因等均有影响，在哪个层面上的影响最值得注意。

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篇2：纳米材料的安全性

摘 要：环境安全是我国科学研究的重点领域，随着科学技术的不断发展，越来越多新的技术和材料被广泛的应用于环境安全领域，其中最具代表性的是纳米材料的应用。纳米材料被科学家认为是新世纪最具前途的材料，如今，纳米技术和纳米材料已经在多个领域中有不同程度的渗透。本文则主要从环境安全的角度出发，对于纳米材料在环境安全研究领域中的若干问题进行简单的探讨。

关键词：纳米材料;纳米技术;环境安全;环境治理

纳米科技的发展速度将超过其他研究领域，而逐渐成为世界科学发展的核心领域，纳米科技将为人类带来一场新的技术革命。如今，环境安全问题已经成为全球国家关注的重点问题，随着人类社会的不断发展，工业化程度越来越高，随之而形成的环境问题也日益严重，大气污染、水污染等问题正困扰着人类科学家。近年来，不断有科学家将纳米技术和纳米材料应用到环境治理工作中，取得了突破性的进展。

一、纳米材料的特征

1.表面效应。纳米材料与其他科技材料不同，其会随着时间的变化而形成不同的形态，利用显微镜对其表面进行观察可以发现，这些超微颗粒没有骨龄的形态，而是不断的变化，这与普通的固体形态和液体形态都有着很大的区别。当纳米超微粒径在10μm以下时，材料表面的原子会形成一种类似沸腾的运动状态;当粒径尺寸超过10μm时，则表面趋于稳定。由此可以看出，超微颗粒的活性很强，如果带有金属性质的超微颗粒暴露在空气中，会在短时间内发生自燃，因此为了避免自燃现象，通常在金属颗粒的表面都会包裹一层氧化膜，以此来增强纳米晶粒的稳定性。纳米材料这种特殊的表面效应，受到了催化剂研究领域的热捧，被广泛的应用于高效催化剂的制造。

2.小尺寸效应。纳米材料的晶体尺寸都很小，而且在一定的条件下，尺寸的量变会引起材料性质的质变，这种特殊的效应被称为小尺寸效应。晶粒的尺寸越小，则其结构表面的变化就会越大，这对于很多特殊的科学领域有十分重要的作用，如光学、力学、升学等，都可以利用纳米材料的小尺寸效应实现这些领域中的特殊技术研发。

二、纳米材料在环境安全领域中的应用

1.大气污染治理中的应用。目前，大气污染主要表现在空气中的硫化物含量过高、汽车尾气和室内空气污染等几个方面。

第一，利用纳米材料对大气中的硫化物净化。硫化物含量过高是引起大气污染的主要因素，尤其是煤炭资源的燃烧产生的二氧化硫、一氧化碳等有害气体，是产生硫化物的主要途径。因此可以在煤炭燃烧的过程中加入纳米级催化剂，不仅有利于促进煤炭的充分燃烧，减少二氧化硫气体的产生;同时也可以提高煤炭能源的利用效率，可以使二氧化硫气体转化为固体，对其进行回收和处理，可以极大的减少由于煤炭燃烧而导致的硫化物产量。

第二，用纳米材料对汽车尾气进行治理。汽车排放的尾气对人体健康危害较大，而且对大气环境也会造成严重的污染。如果可以运用纳米材料代替传统的燃料，则可以有效的减少汽车尾气中的有害物质。因此可以选择纳米复合材料制备与组装的汽车尾气传感器，对汽车排放的尾气量和有害物质含量进行实时监测，当尾气的排放量超过标准时，就会发出警报，并且及时做出空燃比的调整，以此来减少富有燃烧状态产生的有害气体，不仅可以对汽车尾气达到有效的治理，还可以减少燃油的消耗量。

第三，室内空气的净化。在室内装修过程中产生的有害气体对人体造成的危害，往往更加严重，而且室内的密闭空气中有害气体的含量也超于室外环境，室内空气污染的有害气体主要有甲醛、苯等，利用纳米材料则杀死空气中的有害物质，达到净化空气的目的。纳米TiO2经光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧膜化能与细菌细胞或细胞内组成成分进行生化反应， 使细菌头单元失活而导致细胞死亡，并且使细菌死亡后产生的内毒素分解。

2.在水污染治理方面的应用。对于水污染的`治理，主要从无机污染废水、有机污染废水和自来水治理等领域汇总。对于无机污染废水来说，其中含有大量的重金属，这不仅造成了资源的浪费，也会对人体产生较大危害。而纳米粒子则可以与水中的重金属离子产生化学反应，促进重金属离子的还原，如纳米TiO2粒子，可以通过其自身的氧化作用，吸引汞离子、银粒子等重金属离子吸附其表面，达到还原重金属离子的目的，既可以实现废水的净化，也可以对水中的重金属离子进行回收。有机污染废水治理的主要原理，是对有机污染物进行催化、降解处理，而纳米TiO2粒子具有很强的催化作用，因此可以实现对废水中有机污染物的催化和降解，将废水中的有机污染物进行催化氧化形成水和一氧化碳等物质，达到净化的目的。当前，利用纳米TiO2粒子可以催化和降解的有机污染物达80多种，利用纳米TiO2粒子净化后的有机污染废水，可以作为灌溉、工业用水等其他用用途。自来水是与人们生活息息相关的水源，利用纳米材料作为净化自来水的介质，可以吸附水中的悬浮物，去除水中的铁锈、泥沙等物质，达到净化自来水的目的。纳米级净水剂是当前自来水净化领域中应用的新型纳米科技，其具有超强的吸附能力，可以将污水中的悬浮物和颗粒吸附于表面，再形成沉淀物，进过处理后，就可以得到纯净水。

3.在其它环保领域的应用。除了大气污染、水污染的治理以外，纳米材料在噪声污染治理、固体废弃物处理以及照明工程都有着广泛的应用。噪声污染是工业时代常见的污染，车辆、设备等发动机的噪声可以达到上百分贝，将纳米科技应用到设备中，可以通过纳米颗粒对设备内部结构的撞击和摩擦变得轻微，噪声也随之减少。同时纳米材料还具有较强的润滑作用，可以延长设备的使用时间。对于固体废弃物的处理，则主要是运用纳米科技将废弃物进行超微处理，使其形成超微粉末，进行回收和再利用。在照明工程中，可以应用纳米材料光致发光特性，充分利用太阳能的照明作用，减少对能源和资源的消耗，也可以降低火力发电过程中排放的污染物。

三、纳米材料的应用趋势

纳米材料是目前科学研究的前沿领域，关于纳米材料在环境安全领域中的研究工作不断深入，对于纳米材料实用性的研究也来越多，这对于缓解大气污染、水污染等环境问题的治理将会起到很大的推动作用。纳米技术的应用除了可以用于环境治理，同时也可以融入到人类的生活和生产中，提高人们对环境保护问题的重视程度，并且改善破坏环境的行为，将治理转变为预防，这是纳米材料与环境安全领域结合的必然趋势。然而，纳米技术虽然拥有广阔的发展前景，但是其在环境安全领域中的应用尚不成熟，因此仍然需要我们不断的探索和研究，才能促进纳米技术和纳米材料的有效运用。

结束语

综上所述，本文着重探讨了纳米材料在环境治理中的应用，随着纳米研究工作的持续开展，纳米科技在环境保护领域中的应用也将更加广泛，在改变人们环保观念、改善人类环境行为方面也将发挥重要的作用。纳米科技作为一门新兴的科学，对环境安全领域产生的影响也是深远的，而将纳米材料应用于环境安全领域，成为环境保护的主流科技也是必然的趋势。

参考文献：

[1] 邓勇航.纳米材料在环境保护领域的应用研究[J].广西轻工业，-02-15.

[2] 覃爱苗; 廖雷.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用[J].中山大学学报(自然科学版)，-12-30.

[3] 张泽江; 张硕生; 冯良荣; 邱发礼.纳米材料在环境保护中的应用与发展[J].四川环境，2004-04-30.

[4] 光焕竹; 冯树文; 杨培霞; 袁福龙.纳米材料在环境保护和环境治理方面的应用[J].化学工程师，-04-26.

[5] 张立德.环境纳米科技研究面临的机遇和挑战[J].自然杂志，2008-04-15.

篇3：纳米材料的生物安全性

纳米材料是处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的超精细颗粒材料的总称, 根据物理形态划分, 纳米材料大致可分为纳米粉末 (纳米颗粒) 、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应等, 因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。1984年, 德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上, 正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。

二、纳米材料生物安全性问题的提出

进入21世纪以来, 纳米科技发展迅猛, 大规模生产的各种人造纳米材料已经在生活消费品和工业产品中广泛使用。据统计, 纳米材料已经应用在近千种消费类产品中, 来提高原有的功能或获得崭新的新功能, 包括化妆品、食品、服装、生活日用品、医药产品等领域。然而, 近年来的研究发现, 由于小尺寸效应、量子效应和巨大比表面积等, 纳米材料具有很强的“双刃剑”特性, 即在提高原有材料功能同时也存在巨大的安全风险。例如, 美国科学家让一组小鼠生活在含20纳米特氟隆颗粒的空气里, 结果小鼠在4小时内全部死亡;而另一组生活在含120纳米特氟隆颗粒的空气里的小鼠, 却安然无恙。仅仅尺寸改变, 竟导致如此巨大的生物毒性变化。美国科学家还发现纳米颗粒可通过胎盘屏障由母体进入到胎儿体;碳纳米颗粒可经嗅觉神经直接进入动物脑部;一些人造纳米颗粒在很小剂量下也容易引起器官炎症, 或导致大脑损伤, 使机体产生氧化应急, 随纳米尺寸减小生物毒性有增大的趋势。研究还发现, 纳米颗粒非常容易进入细胞, 它们对细胞的结构和功能产生什么影响?一些人工纳米结构具有自组装能力, 它们在生物体内的不同微环境里, 会自组装成不同的可蔓延生长的特殊结构, 这些结构对生物大分子的结构和功能将产生什么影响?它们是否会干扰生命过程的正常进行?

三、纳米材料的生物安全性成为科学前沿问题

2005年12月, 美国政府以世界“经济合作发展组织 (OECD) ”的名义, 召集世界各国政府, 在美国首都华盛顿召开了“人造纳米材料的安全性问题”圆桌会议, 讨论如何采取措施, 保障“人造纳米材料的安全性问题”。纳米安全性问题之所以引起各国政府和科学界的如此重视, 是因为纳米材料的应用事关人体健康和安全, 而“健康和安全”永远是国家的重大需求。纳米科技事关国家前沿科技的发展, 美国国务院代表在华盛顿的“纳米安全会议”上说“保障纳米科技的健康可持续发展, 是保持我们科技领先地位的国家战略”。纳米科技居于21世纪公认的前沿科技之首。因此, 为纳米科技保驾护航, 是国家层面的重要战略目标之一。同时, 率先开展纳米材料的生物安全性研究, 就有可能抢占先机, 抓住在科学上取得重大突破的机遇:人造纳米结构或纳米颗粒与生命体相互作用过程是一个未知领域, 存在许多新现象、新问题、新规律, 无论对纳米科技的发展或者对理解生命过程本身都孕育着新的挑战和机遇。抢占先机, 就意味着拥有取得重大突破的机会。

四、目前急需解决的难题

近年来, 欧洲等地不断出现反对纳米技术和纳米材料应用的大规模游行, 其实是因为人们不清楚纳米材料毒理学效应和纳米材料的安全性所导致的误解。因此, 建立科学客观评价纳米材料生物安全性的方法, 是扭转目前一提到纳米材料就认为不安全的误区的唯一办法。目前, 国际学术界、政府和企业界已经达成共识:当务之急要研究人造纳米材料的生物安全性问题, 从结构明确、成分明确、剂量明确的人造纳米颗粒入手, 在此基础上建立各种模型, 分析预测纳米颗粒在生物体内的行为以及它们的协同效应对生命过程所产生的影响。但是, 目前国内外还没有建立出合适的纳米材料生物效应的评价方法, 这也是目前发展纳米技术的最大瓶颈之一。尤其是生物微环境中纳米颗粒的检测方法, 细胞环境中纳米颗粒的检测方法, 体内纳米颗粒的检测方法等。已有的纳米毒理学研究结果存在三个突出的问题, 发现了一系列复杂的毒理学现象, 但是机制不清;研究在大剂量, 急性暴露下引起的毒性反应, 虽然可用于“突发事故”的安全性评估, 但对纳米材料含量低的纳米产品并不适用;缺乏实际工作现场的研究, 导致无法对生产场所的安全评价做出正确的结论。综合考虑目前国内外纳米材料的生产和应用中出现的生物安全性问题, 我们首先要开展的工作是围绕与工作场所和纳米产品相关, 已经规模化生产或使用的重要纳米材料的生物效应与安全性展开研究, 在科学上重点揭示生产场所纳米颗粒的释放与团聚行为;揭示在食品中大量应用的纳米颗粒进入胃肠道后的行为和命运;在细胞、分子水平上研究这些纳米材料与呼吸系统、心血管系统、胃肠道以及皮肤相互作用机理;力争阐明影响工作场所和消费品中纳米颗粒生物安全性的关键因素和共性规律, 以及纳米颗粒与产品添加剂的复合———协同效应关系。同时, 在应用上, 筛选出能够用于评价纳米材料安全性的生物学或毒理学的指标, 提出我国自主知识产权的与工作场所和消费产品相关的纳米材料生物安全性评价方法和评估程序, 向国家提出相关纳米材料的职业接触限值, 为国家建立相应的安全评价体系提供科学依据。

纳米科技的发展和纳米材料的应用, 为人类生活和生产带来革命性影响, 但是, 任何新生事物都有两面性, 由于纳米材料的特殊性质, 它们对人类健康有可能带来严重损害。因此, 如何驾驭纳米科技, 使之造福而不伤害人类, 既是科学界面临的挑战, 也是各国政府前沿科技发展战略与健康安全的国家需求。

摘要：随着纳米科技的迅猛发展, 纳米材料得到广泛应用。本文通过对其生物安全性问题的提出及现今我国面临的问题的分析, 希望纳米科技可以得到更好的发展以及纳米材料能更好地应用于生活的各个领域。

篇4：纳米材料的生物安全性

关键词：纳米材料；生物安全；应用

中图分类号：G301 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0082-02

一、什么是纳米材料

纳米材料是处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的超精细颗粒材料的总称，根据物理形态划分，纳米材料大致可分为纳米粉末（纳米颗粒）、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应等，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。

二、纳米材料生物安全性问题的提出

进入21世纪以来，纳米科技发展迅猛，大规模生产的各种人造纳米材料已经在生活消费品和工业产品中广泛使用。据统计，纳米材料已经应用在近千种消费类产品中，来提高原有的功能或获得崭新的新功能，包括化妆品、食品、服装、生活日用品、医药产品等领域。然而，近年来的研究发现，由于小尺寸效应、量子效应和巨大比表面积等，纳米材料具有很强的“双刃剑”特性，即在提高原有材料功能同时也存在巨大的安全风险。例如，美国科学家让一组小鼠生活在含20纳米特氟隆颗粒的空气里，结果小鼠在4小时内全部死亡；而另一组生活在含120纳米特氟隆颗粒的空气里的小鼠，却安然无恙。仅仅尺寸改变，竟导致如此巨大的生物毒性变化。美国科学家还发现纳米颗粒可通过胎盘屏障由母体进入到胎儿体；碳纳米颗粒可经嗅觉神经直接进入动物脑部；一些人造纳米颗粒在很小剂量下也容易引起器官炎症，或导致大脑损伤，使机体产生氧化应急，随纳米尺寸减小生物毒性有增大的趋势。研究还发现，纳米颗粒非常容易进入细胞，它们对细胞的结构和功能产生什么影响？一些人工纳米结构具有自组装能力，它们在生物体内的不同微环境里，会自组装成不同的可蔓延生长的特殊结构，这些结构对生物大分子的结构和功能将产生什么影响？它们是否会干扰生命过程的正常进行？

三、纳米材料的生物安全性成为科学前沿问题

2005年12月，美国政府以世界“经济合作发展组织（OECD）”的名义，召集世界各国政府，在美国首都华盛顿召开了“人造纳米材料的安全性问题”圆桌会议，讨论如何采取措施，保障“人造纳米材料的安全性问题”。纳米安全性问题之所以引起各国政府和科学界的如此重视，是因为纳米材料的应用事关人体健康和安全，而“健康和安全”永远是国家的重大需求。纳米科技事关国家前沿科技的发展，美国国务院代表在华盛顿的“纳米安全会议”上说“保障纳米科技的健康可持续发展，是保持我们科技领先地位的国家战略”。纳米科技居于21世纪公认的前沿科技之首。因此，为纳米科技保驾护航，是国家层面的重要战略目标之一。同时，率先开展纳米材料的生物安全性研究，就有可能抢占先机，抓住在科学上取得重大突破的机遇：人造纳米结构或纳米颗粒与生命体相互作用过程是一个未知领域，存在许多新现象、新问题、新规律，无论对纳米科技的发展或者对理解生命过程本身都孕育着新的挑战和机遇。抢占先机，就意味着拥有取得重大突破的机会。

四、目前急需解决的难题

近年来，欧洲等地不断出现反对纳米技术和纳米材料应用的大规模游行，其实是因为人们不清楚纳米材料毒理学效应和纳米材料的安全性所导致的误解。因此，建立科学客观评价纳米材料生物安全性的方法，是扭转目前一提到纳米材料就认为不安全的误区的唯一办法。目前，国际学术界、政府和企业界已经达成共识：当务之急要研究人造纳米材料的生物安全性问题，从结构明确、成分明确、剂量明确的人造纳米颗粒入手，在此基础上建立各种模型，分析预测纳米颗粒在生物体内的行为以及它们的协同效应对生命过程所产生的影响。但是，目前国内外还没有建立出合适的纳米材料生物效应的评价方法，这也是目前发展纳米技术的最大瓶颈之一。尤其是生物微环境中纳米颗粒的检测方法，细胞环境中纳米颗粒的检测方法，体内纳米颗粒的检测方法等。已有的纳米毒理学研究结果存在三个突出的问题，发现了一系列复杂的毒理学现象，但是机制不清；研究在大剂量，急性暴露下引起的毒性反应，虽然可用于“突发事故”的安全性评估，但对纳米材料含量低的纳米产品并不适用；缺乏实际工作现场的研究，导致无法对生产场所的安全评价做出正确的结论。综合考虑目前国内外纳米材料的生产和应用中出现的生物安全性问题，我们首先要开展的工作是围绕与工作场所和纳米产品相关，已经规模化生产或使用的重要纳米材料的生物效应与安全性展开研究，在科学上重点揭示生产场所纳米颗粒的释放与团聚行为；揭示在食品中大量应用的纳米颗粒进入胃肠道后的行为和命运；在细胞、分子水平上研究这些纳米材料与呼吸系统、心血管系统、胃肠道以及皮肤相互作用机理；力争阐明影响工作场所和消费品中纳米颗粒生物安全性的关键因素和共性规律，以及纳米颗粒与产品添加剂的复合——协同效应关系。同时，在应用上，筛选出能够用于评价纳米材料安全性的生物学或毒理学的指标，提出我国自主知识产权的与工作场所和消费产品相关的纳米材料生物安全性评价方法和评估程序，向国家提出相关纳米材料的职业接触限值，为国家建立相应的安全评价体系提供科学依据。

篇5：安全整洁的墙面材料

安全整洁的墙面材料

核心提示：简介选择厨房墙面的材料时，消费者应首先考虑安全性，再以个人的烹饪习惯考虑保养的方便性，最后依照预算以及喜好打点厨房墙面，简介

篇6：安全稳定工作的汇报材料

近期各地不断有学生伤害事件发生，短短几天时间，国内发生了五起校园砍杀事件。XX年3月23日，福建南平实验小学门口，郑民生持刀杀害8名小学生；4月12日，合浦男子砍死8岁小学生，并伤害5名小学生；XX年4月28日下午，一名男子闯入广东湛江市雷城第一小学校园，持刀砍伤18名学生和一名老师；4月29日上午，一名男子持刀闯入江苏泰兴市泰兴镇中心幼儿园，砍伤31人，其中包括28名幼儿、2名教师、1名保安，其中5人伤势较重，有生命危险。这些数字让人心痛，也让我们必须重视幼儿园安全工作。

全国综合ww工作电视电话会议XX年5月3日上午召开，中共中央政治局常委、中央zd委书记、中央综治委主任***会上强调，要立即行动起来，加强学校、幼儿园安全保卫工作。继之后，我园认真按省、市会议提出的学校、幼儿园安全工作措施和工作要求，切实加强幼儿园安全工作，保证学校稳定财产安全和师生平安。具体情况汇报如下：

一、加强领导，完善组织，提高认识，高度重视安全教育工作。

安全工作是幼儿园的头等大事，没有安全，园内正常的教育教学工作就无法顺利进行。抓好安全工作必须克服麻痹、侥幸和厌倦思想，要从讲政治的高度，从维护社会稳定的大局出发，坚持“安全第一，预防为主”的思想，居安思危，警钟长鸣。为此幼儿园安全工作领导小组，统一组织安排园内的安全工作，做到分工明确，责任细化，一级抓一级，层层抓落实，形成全园无闲人，人人抓安全的良好局面。

二、强化措施，切实加强幼儿园安全工作

1、我园高度重视，认真学习上级有关安全工作会议精神，成立安全工作小组，制订了《幼儿园安全工作实施方案》，制定和完善了相关安全制度，实行了安全工作责任制和安全工作追究制。与每位教师签订安全管理责任书，明确责任意识和岗位意识，使幼儿园安全管理覆盖到园内的每个区域，每个角落。

2、通过幼儿园宣传栏，班级黑板报，墙报，等途径进行广泛宣传教育，并组织每一位幼儿家长召开有关安全教育的家长会。要求幼儿家长配合幼儿园抓好孩子的安全工作，并通过各种形式和各班开展的安全教育知识的评比活动，增强全园教职工和幼儿的安全意识及自救能力。及时与家长沟通，取得家长的支持与配合。重视子女的安全教育，结合安全教育主题和节假日，提醒家长们在家里加强对孩子的安全教育。

3、调整并严格执行《幼儿园作息时间表》和《接送幼儿制度》。入园时间：早8:30分以前离园时间：下午17:30~18:00（17:30小

一、小二班离园；18:00中、大班离园）放学让家长一对一的接，重点路段有教师值班。（特别是楼道）

4、幼儿园聘请持有保安员上岗证的专业保安，严格执行门卫管理登记，检查制度。加大保安、教师和保育员值岗力度，维护园内清洁，保护幼儿安全。经常性地进行治安防范检查和安全隐患排查。即查即治不留隐患，夏季对幼儿进行防交通安全事故，防溺水，防中毒教育，向孩子进行安全教育。

5、抓好幼儿园周边环境综合治理，与有关单位一起清理，整治幼儿园周围的安全隐患。

6、严格做好安全的预防工作，制定幼儿园安全应急预案。如开展园内大型活动时，联系社区民警给予支持和协助。

三、加强检查，完善制度，持久开展安全教育管理工作

幼儿园每年都把安全教育工作作为重点检查内容，定期组织有关人员对各年龄斑存在的安全隐患进行一次拉网式的排查，及时整改了各种安全隐患。由于目标明确，各种安全制度和责任健全，措施得力，教育到位。我园已经建立了稳定的幼儿园环境，良好的治安环境，规范的法制环境和安全的工作生活学习环境。