stringtranslate.com

Сверхтонкие частицы

Ультратонкие частицы ( UFP ) представляют собой твердые частицы наномасштабного размера (менее 0,1 мкм или 100 нм в диаметре). [1] Нормативных актов для этого класса частиц загрязнения окружающего воздуха не существует , поскольку они намного меньше, чем регулируемые классы частиц PM 10 и PM 2,5, и, как полагают, имеют несколько более агрессивные последствия для здоровья, чем эти классы более крупных частиц. [2] Хотя они остаются в значительной степени нерегулируемыми, Всемирная организация здравоохранения опубликовала заявления о надлежащей практике в отношении измерения UFP. [3]

Существует два основных подразделения, которые классифицируют типы UFP. UFP могут быть либо на основе углерода, либо металлическими, а затем могут быть дополнительно подразделены по их магнитным свойствам. Электронная микроскопия и специальные физические лабораторные условия позволяют ученым наблюдать морфологию UFP. [1] UFP в воздухе можно измерить с помощью счетчика конденсационных частиц , в котором частицы смешиваются с парами спирта, а затем охлаждаются, позволяя пару конденсироваться вокруг них, после чего их подсчитывают с помощью светового сканера. [4] UFP бывают как изготовленными, так и встречающимися в природе. UFP являются основным компонентом взвешенных в воздухе твердых частиц. Из-за их большого количества и способности проникать глубоко в легкие UFP представляют серьезную проблему для респираторного воздействия и здоровья. [5]

Источники и приложения

UFP бывают как изготовленными, так и естественными. Горячая вулканическая лава , брызги океана и дым являются обычными природными источниками UFP. UFP могут быть намеренно изготовлены в виде мелких частиц для широкого спектра применений как в медицине, так и в технологиях. Другие UFP являются побочными продуктами, такими как выбросы, от определенных процессов, реакций горения или оборудования, такого как тонер для принтера и выхлопные газы автомобилей . [6] [7] Антропогенные источники UFP включают сжигание газа, угля или углеводородов,  сжигание биомассы  (т. е. сельскохозяйственное сжигание, лесные пожары и утилизация отходов), транспортное движение и промышленные выбросы, износ шин от автомобильных тормозов, воздушное движение, морской порт, морской транспорт, строительство, снос, восстановление и обработка бетона, бытовые дровяные печи, сжигание на открытом воздухе, кухня и сигаретный дым. [8] В 2014 году исследование качества воздуха показало, что вредные ультрамелкие частицы от взлетов и посадок в международном аэропорту Лос-Анджелеса имеют гораздо большую величину, чем считалось ранее. [9] Существует множество внутренних источников, которые включают, помимо прочего, лазерные принтеры , факсимильные аппараты , копировальные аппараты , чистку цитрусовых , приготовление пищи , табачный дым , проникновение загрязненного наружного воздуха, трещины в дымоходах и пылесосы . [4]

UFP имеют множество применений в области медицины и технологий. Они используются в диагностическом воображении и новых системах доставки лекарств, которые включают в себя нацеливание на кровеносную систему и/или прохождение гематоэнцефалического барьера, и это лишь некоторые из них. [10] Некоторые UFP, такие как наноструктуры на основе серебра, обладают антимикробными свойствами, которые используются при заживлении ран и во внутренних инструментальных покрытиях, среди прочего, для предотвращения инфекций. [11] В области технологий UFP на основе углерода имеют множество применений в компьютерах. Это включает использование графена и углеродных нанотрубок в электронных, а также других компонентах компьютеров и схем. Некоторые UFP имеют характеристики, похожие на характеристики газа или жидкости, и полезны в порошках или смазках . [12]

Воздействие, риск и последствия для здоровья

Основное воздействие UFP происходит через вдыхание. Из-за своего размера UFP считаются вдыхаемыми частицами. В отличие от поведения вдыхаемых PM 10 и PM 2,5 , ультратонкие частицы оседают в легких, [13] где они обладают способностью проникать в ткани и подвергаться интерстициальной локализации или всасываться непосредственно в кровоток, и поэтому их нелегко вывести из организма, и они могут оказывать немедленное воздействие. [2] Воздействие UFP, даже если компоненты не очень токсичны, может вызвать окислительный стресс , [14] высвобождение медиаторов воспаления и может вызвать заболевания сердца, легких и другие системные эффекты. [15] [16] [17] [18] Точный механизм, посредством которого воздействие UFP приводит к последствиям для здоровья, еще предстоит выяснить, но воздействие на артериальное давление может играть определенную роль. Недавно сообщалось, что UFP связан с повышением артериального давления у школьников, причем самые мелкие частицы вызывают наибольший эффект. [19] Согласно исследованиям, дети, матери которых подвергались воздействию более высоких уровней УФП во время беременности, гораздо более склонны к развитию астмы. [20]

Существует ряд потенциальных воздействий на человека, которые включают профессиональное воздействие, вызванное прямым производственным процессом или побочным продуктом промышленной или офисной среды, [2] [21], а также случайное воздействие, вызванное загрязненным наружным воздухом и другими выбросами побочных продуктов. [22] Для количественной оценки воздействия и риска в настоящее время проводятся исследования различных видов UFP как in vivo , так и in vitro с использованием различных животных моделей, включая мышей, крыс и рыб. [23] Целью этих исследований является установление токсикологических профилей, необходимых для оценки риска, управления рисками и потенциального регулирования и законодательства. [24] [25] [26]

Некоторые размеры УФП можно отфильтровывать из воздуха с помощью ULPA -фильтров.

Регулирование и законодательство

По мере роста нанотехнологической отрасли наночастицы привлекли к UFP больше внимания общественности и регулирующих органов. [27] Исследования по оценке риска UFP все еще находятся на самых ранних стадиях. Продолжаются дебаты [28] о том, следует ли регулировать UFP и как исследовать и управлять рисками для здоровья, которые они могут представлять. [29] [30] [31] [32] По состоянию на 19 марта 2008 года EPA еще не регулирует выбросы ультратонких частиц. [33] EPA требует уведомления о преднамеренном производстве наночастиц. [34] В 2008 году EPA разработало Стратегию исследований наноматериалов . [35] [36] [37] Также ведутся дебаты о том, как Европейский союз (ЕС) должен регулировать UFP. [38]

Политические споры

Между Китаем и Южной Кореей существует политический спор по поводу ультратонкой пыли. Южная Корея утверждает, что около 80% ультратонкой пыли поступает из Китая, и Китай и Южная Корея должны сотрудничать, чтобы снизить уровень мелкой пыли. Однако Китай утверждает, что китайское правительство уже реализовало свою политику в отношении экологической среды. По данным правительства Китая, качество его воздуха улучшилось более чем на 40% с 2013 года. Однако загрязнение воздуха в Южной Корее ухудшилось. Поэтому спор между Китаем и Южной Кореей стал политическим. [39] В марте 2019 года Сеульский научно-исследовательский институт общественного здравоохранения и окружающей среды заявил, что от 50% до 70% мелкой пыли поступает из Китая, поэтому Китай несет ответственность за загрязнение воздуха в Южной Корее. Этот спор также провоцирует споры среди граждан. [40] В июле 2014 года верховный лидер Китая Си Цзиньпин и правительство Южной Кореи договорились о реализации проекта сотрудничества между Кореей и Китаем в отношении обмена данными наблюдений за загрязнением воздуха, совместных исследований по модели прогнозирования загрязнения воздуха и идентификации источников загрязнения воздуха, а также обмена человеческими ресурсами и т. д. [41] После этого соглашения в 2018 году Китай и Южная Корея подписали План сотрудничества между Китаем и Кореей в области охраны окружающей среды для решения экологических проблем. Китайская исследовательская академия экологических исследований (CRAES) в Пекине разрабатывает здание для Центра сотрудничества между Китаем и Кореей в области охраны окружающей среды, включая офисное здание и лабораторное здание. На основе этого сотрудничества Южная Корея уже направила 10 экспертов по окружающей среде в Китай для проведения исследований, а Китай также отправит больше экспертов для проведения долгосрочных исследований. С помощью этих двусторонних отношений Китай и Республика Корея стремятся к решению проблемы загрязнения воздуха в регионе Северо-Восточной Азии и стремятся к международной безопасности.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab S. Iijima (1985). «Электронная микроскопия малых частиц». Журнал электронной микроскопии . 34 (4): 249.
  2. ^ abc V. Howard (2009). "Заявление о доказательствах: выбросы твердых частиц и здоровье (An Bord Plenala, по предложенному объекту Ringaskiddy Waste-to-Energy)" (PDF) . Durham Environment Watch. Архивировано (PDF) из оригинала 2012-03-31 . Получено 2011-04-26 .
  3. ^ URL-адрес = https://iris.who.int/handle/10665/345334
  4. ^ ab Джон Д. Шпенглер, Джон Ф. Маккарти, Джонатан М. Самет (2000). Справочник по качеству воздуха в помещении . Mcgraw-hill. ISBN 978-0074455494.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ T. Osunsanya; et al. (2001). «Острые респираторные эффекты частиц: масса или количество?». Медицина труда и окружающей среды . 58 (3): 154–159. doi :10.1136/oem.58.3.154. PMC 1740106. PMID 11171927  . 
  6. ^ B. Collins (3 августа 2007 г.). "HP Hits Back in Printer Health Scare Row". PC Pro . Архивировано из оригинала 2007-08-10 . Получено 2009-05-15 .
  7. ^ M. Benjamin (ноябрь 2007 г.). "RT для лиц, принимающих решения в области респираторной помощи". Журнал RT . Архивировано из оригинала 2008-12-04 . Получено 2009-05-15 .
  8. ^ Moreno-Ríos, Andrea L.; Tejeda-Benítez, Lesly P.; Bustillo-Lecompte, Ciro F. (2022). «Источники, характеристики, токсичность и контроль сверхтонких частиц: обзор». Geoscience Frontiers . 13 : 101147. Bibcode : 2022GeoFr..1301147M. doi : 10.1016/j.gsf.2021.101147. hdl : 11323/7995 . S2CID  234159865.
  9. ^ Вайкель, Дэн и Барбоза, Тони (29 мая 2014 г.) «Выхлопные газы самолетов могут нанести вред населенным пунктам в радиусе до 10 миль от аэропорта Лос-Анджелеса». Архивировано 31 мая 2014 г. в Wayback Machine Los Angeles Times
  10. ^ SM Moghini; et al. (2005). «Наномедицина: Текущее состояние и будущие перспективы». Журнал FASEB . 19 (3): 311–30. doi : 10.1096/fj.04-2747rev . PMID  15746175. S2CID  30173777.
  11. ^ I. Chopra (2007). «Растущее использование продуктов на основе серебра в качестве антимикробных агентов: полезное развитие или причина для беспокойства?». Журнал антимикробной химиотерапии . 59 (4): 587–90. doi : 10.1093/jac/dkm006 . PMID  17307768.
  12. ^ "Нанотехнология: исследование сверхтонких частиц". Агентство по охране окружающей среды . 26 февраля 2008 г. Архивировано из оригинала 2012-05-03 . Получено 2009-05-15 .
  13. ^ Int Panis, L; et al. (2010). «Воздействие твердых частиц в транспорте: сравнение велосипедистов и пассажиров автомобилей». Atmospheric Environment . 44 (19): 2263–2270. Bibcode : 2010AtmEn..44.2263I. doi : 10.1016/j.atmosenv.2010.04.028. S2CID  56142753.
  14. ^ I. Romieu; et al. (2008). «Загрязнение воздуха, окислительный стресс и пищевые добавки: обзор». European Respiratory Journal . 31 (1): 179–97. doi : 10.1183/09031936.00128106 . PMID  18166596.
  15. ^ Brook RD; et al. (2010). «Научное заявление AHA: загрязнение воздуха твердыми частицами и сердечно-сосудистые заболевания». Циркуляция . 121 (21): 2331–2378. doi : 10.1161/CIR.0b013e3181dbece1 . PMID  20458016. Архивировано из оригинала 23.11.2014 . Получено 13.11.2014 .
  16. ^ J. Card; et al. (2008). «Легочные применения и токсичность разработанных наночастиц». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких . 295 (3): L400–11. doi :10.1152/ajplung.00041.2008. PMC 2536798. PMID  18641236 . 
  17. ^ L. Calderón-Garcidueñas; et al. (2008). «Длительное воздействие загрязнения воздуха связано с нейровоспалением, измененным врожденным иммунным ответом, нарушением гематоэнцефалического барьера, отложением ультратонких частиц и накоплением амилоида Β-42 и Α-синуклеина у детей и молодых взрослых». Toxicologic Pathology . 36 (2): 289–310. doi :10.1177/0192623307313011. PMID  18349428. S2CID  21104325.
  18. ^ Jacobs, L (октябрь 2010 г.). «Субклинические реакции у здоровых велосипедистов, кратковременно подвергавшихся загрязнению воздуха, связанному с транспортом». Environmental Health . 9 (64): 64. doi : 10.1186/1476-069X-9-64 . PMC 2984475 . PMID  20973949. 
  19. ^ Pieters, N; Koppen, G; Van Poppel, M; De Prins, S; Cox, B; Dons, E; Nelen, V; Int Panis, L; Plusquin, M; Schoeters, G; Nawrot, TS (март 2015 г.). «Артериальное давление и воздействие загрязнения воздуха в школе в тот же день: связь с нано- и крупнодисперсными PM у детей». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 123 (7): 737–42. doi :10.1289/ehp.1408121. PMC 4492263. PMID  25756964 . 
  20. ^ Кэррингтон, Дамиан (21.05.2021). «Исследование показало, что астма у детей младшего возраста связана с внутриутробным воздействием загрязнения воздуха». The Guardian . Архивировано из оригинала 22.05.2021 . Получено 22.05.2021 .
  21. ^ А. Ситон (2006). «Нанотехнологии и врач по гигиене труда». Медицина труда . 56 (5): 312–6. doi : 10.1093/occmed/kql053 . PMID  16868129.
  22. ^ I. Krivoshto; Richards, JR; Albertson, TE; Derlet, RW (2008). «Токсичность выхлопных газов дизельных двигателей: последствия для первичной медико-санитарной помощи». Журнал Американского совета по семейной медицине . 21 (1): 55–62. doi : 10.3122/jabfm.2008.01.070139 . PMID  18178703.
  23. ^ C. Sayes; et al. (2007). «Оценка токсичности мелких и наночастиц: сравнение измерений in vitro с профилями легочной токсичности in vivo». Toxicological Sciences . 97 (1): 163–80. doi : 10.1093/toxsci/kfm018 . PMID  17301066.
  24. ^ K. Dreher (2004). «Влияние нанотехнологий на здоровье и окружающую среду: токсикологическая оценка производимых наночастиц». Toxicological Sciences . 77 (1): 3–5. doi : 10.1093/toxsci/kfh041 . PMID  14756123. Архивировано из оригинала 2021-10-06 . Получено 2019-09-09 .
  25. ^ A. Nel; et al. (2006). "Токсический потенциал материалов на наноуровне". Science . 311 (5761): 622–7. Bibcode :2006Sci...311..622N. doi :10.1126/science.1114397. PMID  16456071. S2CID  6900874.
  26. ^ Notter, Dominic A. (сентябрь 2015 г.). «Моделирование оценки воздействия жизненного цикла для твердых частиц: новый подход, основанный на физико-химических свойствах частиц». Environment International . 82 : 10–20. Bibcode : 2015EnInt..82...10N. doi : 10.1016/j.envint.2015.05.002. PMID  26001495.
  27. ^ SS Nadadur; et al. (2007). «Сложности регулирования загрязнения воздуха: необходимость комплексного исследования и нормативной перспективы». Токсикологические науки . 100 (2): 318–27. doi : 10.1093/toxsci/kfm170 . PMID  17609539.
  28. ^ LL Bergoson (12 сентября 2007 г.). «Greenpeace выпускает руководство для активистов по REACH, в котором рассматриваются вопросы наноматериалов: блог о нанотехнологиях Bergeson & Campbell, PC» Блог о нанотехнологиях . Bergeson & Campbell, PC Архивировано из оригинала 2012-04-10 . Получено 2008-03-19 .
  29. ^ WG Kreyling; M. Semmler-Behnke; W. Möller (2006). «Взаимодействие сверхтонких частиц с легкими: имеет ли значение размер?». Journal of Aerosol Medicine . 19 (1): 74–83. doi :10.1089/jam.2006.19.74. PMID  16551218. Архивировано из оригинала 2021-10-06 . Получено 2019-12-13 .
  30. ^ M. Geiser; et al. (2005). «Ультратонкие частицы пересекают клеточные мембраны нефагоцитарными механизмами в легких и культивируемых клетках». Перспективы охраны окружающей среды . 113 (11): 1555–1560. doi :10.1289/ehp.8006. PMC 1310918. PMID  16263511 . 
  31. ^ О. Гюнтер и др. (2005). «Нанотоксикология: новая дисциплина, развивающаяся из исследований сверхтонких частиц». Перспективы охраны окружающей среды . 113 (7): 823–839. doi :10.1289/ehp.7339. PMC 1257642. PMID  16002369 . 
  32. ^ S. Radoslav; et al. (2003). «Мицеллярные наноконтейнеры распределяются по определенным цитоплазматическим органеллам». Science . 300 (5619): 615–618. Bibcode :2003Sci...300..615S. doi :10.1126/science.1078192. PMID  12714738. S2CID  2359209.
  33. ^ "Как сверхтонкие частицы в загрязненном воздухе могут вызывать сердечные заболевания". Science Daily . 22 января 2008 г. Архивировано из оригинала 20-10-2008 . Получено 15-05-2009 .
  34. ^ «Контроль наноразмерных материалов в соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами». www.epa.gov . US EPA - OCSPP. 27 марта 2015 г. Получено 6 августа 2024 г.
  35. ^ "Стратегия исследований наноматериалов". Агентство по охране окружающей среды США. 2009. Получено 6 августа 2024 .
  36. ^ K. Teichman (1 февраля 2008 г.). «Уведомление о доступности проекта внешнего обзора стратегии исследования наноматериалов и совещания по рецензированию экспертов» (PDF) . Федеральный реестр . 73 (30): 8309. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2008 г.
  37. ^ «Исследования наноматериалов». www.epa.gov . Агентство по охране окружающей среды США. 23 июля 2014 г. Получено 6 августа 2024 г.
  38. ^ JB Skjaerseth; J. Wettestad (2 марта 2007 г.). "Плохо ли расширение ЕС для экологической политики? Противостояние мрачным ожиданиям с доказательствами" (PDF) . Международные соглашения по охране окружающей среды . Институт Фритьофа Нансена . Архивировано из оригинала (PDF) 28-05-2008 . Получено 19-03-2008 .
  39. ^ "Итоги 23-го заседания Совместного комитета Республики Корея и Китая и совещания на уровне генеральных директоров по сотрудничеству в области охраны окружающей среды Просмотр|Пресс-релизыМинистерство иностранных дел Республики Корея". Архивировано из оригинала 2021-10-06 . Получено 2019-09-25 .
  40. ^ "Китай пообещал бороться с мелкой пылью: министр охраны окружающей среды". Yonhap News Agency . 6 марта 2019 г. Архивировано из оригинала 25 сентября 2019 г. Получено 25 сентября 2019 г.
  41. ^ Сюй, Мэгги (26 июня 2018 г.). «Китай и Южная Корея налаживают сотрудничество в области охраны окружающей среды». Asia News Network . Архивировано из оригинала 25 сентября 2019 г. Получено 25 сентября 2019 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки