Виктор Балабанов - Нанотехнологии. Правда и вымысел

Если к нанотехнологиям отнести эти и подобные исследования, а также достижения в генной инженерии, результаты вообще окажутся фантастическими, но в целом это уже другое направление, которое потребует написания отдельной книги, которую должны выпустить специалисты в данной области.

Как уже отмечалось ранее, к медицинским нанотехнологическим исследованиям и созданию нового лабораторного и клинического оборудования на основе нанотехнологий также необходим комплекс мероприятий по привлечению молодых специалистов и повышению квалификации (обучению) уже работающего персонала клиник и больниц.

Следует отметить, что мир населен самыми разными (биологического и небиологического вида) объектами наноразмерного уровня (не более 100 нм хотя бы в одном измерении). В основном, все они достаточно недружественны для нашего организма. К ним относятся и вирусы, и обыкновенная сажа, присутствующая в отработавших газах дизельных двигателей, и наночастицы износа автомобильных шин, и даже обыкновенная нить паутины, представляющая собой жгут из множества переплетенных нановолокон.

Многие специальные медицинские исследования выявили, что наночастицы с размерами, позволяющими им достигать наиболее чувствительных тканей легких, вызывают воспаление. Так, Джон Джеймс (John James) из Космического центра Джонсона (Johnson Space Center) NASA в Хьюстоне и его коллеги вводили наночастицы в дыхательные пути мышей и затем наблюдали за ними в течение трех месяцев. Фуллерены не вызывали явных повреждений тканей, но углеродные нанотрубки влияли на работу легких и провоцировали смерть нескольких животных.

Как отмечает научное издание Science Daily, установлено, что даже воздух, окружающий нас, часто содержит частицы, которые вредны для здоровья человека. Особенно разрушительны для ДНК частицы, находящиеся в воздухе метро, считает Ханна Карлссон (Hanna Karlsson), ученая из Karolinska Institutet (Швеция). По ее мнению, частицы, содержащиеся в кислороде стокгольмской подземки, оказывают на ДНК человека более сильное воздействие, нежели частицы из автомобильных выхлопов. Исследование показало, что воздух в метро наполнен частицами железа, которые образуются вследствие трения колес о рельсы. Наибольший вред человеческому организму они наносят при попадании в легкие, в результате чего в клетках организма образуются свободные радикалы. Свободные радикалы – это быстро-движущиеся молекулы, которые как раз и наносят наибольший вред ДНК человека. При этом, как отмечает Карлссон, повреждение клетки, нанесенное радикалами, может быть устранено самой клеткой, однако если оно остается «невылеченным», это увеличивает риск заболевания раком.

Нанотехнологии несут в себе ряд реальных и потенциальных опасностей. Так, в 2002 году американское Агентство по защите окружающей среды (EPA), NASA и международная неправительственная группа по защите прав человека в технологическую эру (ETC Group) в результате совместного исследования заявили, что вдыхание нанотрубок, которому случайно подверглась группа астронавтов, привело к заболеванию легких. Такие углеродные трубки весьма похожи по негативному воздействию на обычную сажу. Кроме того, наночастицы могут легко проникать в клетки через поры стенок и накапливаться в органах.

Поэтому при работе с наноматериалами рекомендуется использовать специальные средства защиты органов дыхания и рук. Учитывая высокую проникающую способность наночастиц, кожные покровы целесообразно защищать специальными кремами, создающими буферные слои на поверхности.

Аналогичные частицы возникают в результате трения автомобильных шин об асфальт и также приводят к различным воспалительным заболеваниям в организме.

В отличие от промышленных и автотранспортных выбросов, загрязняющих атмосферу, выбросы мобильной сельскохозяйственной техники распространяются, хотя и неравномерно, на все обрабатываемые площади. При этом загрязняющие вещества попадают в атмосферу на высоте до 4 м от уровня почвы, что повышает их экологическую опасность.

На первом месте по количественному содержанию и степени отрицательного воздействия на человека, животный и растительный мир стоят газообразные выбросы мобильной техники. В глобальном масштабе автотракторным парком в мире выбрасывается в атмосферу 20–27 млн т оксида углерода, 2–2,5 млн т углеводородов, 6–9 млн т оксида азота, 200–230 млн т оксида углерода (IV), а также до 100 тыс. т сажи. В Российской Федерации только дизелями тракторов и комбайнов выбрасывается свыше 5 млн т вредных веществ в год.

Наиболее опасны сажа, бензапирен, оксиды азота, альдегиды, оксид углерода (II) и углеводороды. Степень их воздействия на человеческий организм зависит от концентрации вредных соединений в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей.

Одно из первых мест в общем уровне токсичности занимает сажа, так как, во-первых, ее выбросы значительны (определяют повышенную дымность) и достигают по массе 1 % от расхода топлива, во-вторых, она выступает в роли накопителя полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Выбросы сажи дизелем 6Ч 15/18 в смену достигают 1,2–1,6 кг, а дизелем 6Ч 13/14 – до 3 кг. Наличие сажи в отработавших газах (ОГ) приводит к появлению неприятных ощущений, загрязненности воздуха и ухудшению видимости. Частицы сажи высокодисперсны (диаметр – 50-180 нм, масса – не более 10-10 мг), поэтому они долго остаются в воздухе, проникают в дыхательные пути и пищевод человека. Подсчеты показывают, что частицы сажи размером до 150 нм могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии около восьми суток. Если относительно крупные частицы сажи размером 2-10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие (размером 50-200 нм) задерживаются в легких и вызывают аллергию.

Высокое содержание сажи (20–90 %) обычно для частиц в ОГ дизельных двигателей. Частицы сажи сформированы в так называемой газовой стадии и вызваны неполным процессом сгорания. При этом частицы меньше 50 нм, обнаруживаемые в дизельной эмиссии, в основном образованы из серы, которая все еще входит в состав дизельного топлива.

Касаясь важнейшей проблемы защиты человека и окружающей среды, следует рассматривать не столько возможные негативные последствия, сколько положительное влияние, которое нанотехнологии могут оказать на развитие окружающей среды и здоровье человека.