Производство нанотрубок может разрушить экологию Академгородка
В новосибирском Академгородке запустили массовое производство углеродных нанотрубок, причем в ближайшее время его планируется расширять: для этого зарезервирован участок земли возле Технопарка. Между тем, степень опасности нановещества для людей еще не полностью изучена
Мало кто знает, что наноматериалы опасны сами по себе: как при производстве, так и при использовании. Дело в том, что благодаря своим сверхмалым размерам они легко проникают в живые организмы, ткани и клетки. Доказано, что они могут поражать ткани живого организма, менять геном клеток и вызывать онкологические заболевания.
Да, производство наноматериалов сейчас воспринимается как прорывная технология будущего. И во многом от того, удастся ли России опередить прогресс в этой сфере, зависит место страны в мире. Но если запускать серьезное производство, не убедившись в его полной безопасности, тем более в экологически чистом районе, это может привести к крайне печальным последствиям…
Углеродные нанотрубки представляют собой полую цилиндрическую структуру, диаметр которой измеряется в нанометрах. Если такое вещество добавить в аккумуляторы, это увеличивает срок их службы. Также их можно использовать при производстве шин для повышения их износостойкости и асфальта, который становится прочнее. Кроме того, нанотрубки упрочняют краски и пластмассы. С их помощью можно делать проводимую резину для производства, например, перчаток (она не накапливает электростатический заряд) и многое другое.
Однако недавно в новосибирском Академгородке открыли крупнейшую в мире установку по синтезу графеновых нанотрубок, которая будет производить 50 тонн материала в год. Это нановещество позволяет менять свойства различных материалов. В частности, его можно использовать при производстве батарей, шин и корпусов автомобилей.
И это при том, что даже такой объем производства, который можно обеспечить в Новосибирске сейчас (75 тонн в год), на самом деле не нужен: потребности рынка ощутимо меньше. Изготавливать трубки планируется, что называется, впрок. Ведь в будущем спрос может вырасти.
Если анализировать научные статьи, опубликованные с 2003 по 2016 годы, можно увидеть, что учеными уже установлено повреждающее действие углеродных нанотрубок на организм, в том числе их возможная токсичность и канцерогенность.
Согласно экспериментальным данным, нанотрубки могут оказывать повреждающее воздействие на органы человека. Причем независимо от того, каким способом они попали в организм, поврежден может быть совсем другой орган. Ведь за счет своих небольших размеров нанотрубки свободно перемещаются внутри организма человека.
В частности, трубки могут быть нейротоксичны — то есть проникать в мозг. Правда, доказывающие это исследования проводились при очень высоких концентрациях вещества. Однако нет гарантий, что такой же результат не может проявиться, например, при длительном контакте с малым объемом нанотрубок.
Доказана также их гепатотоксичность (накопление в тканях печени) и кардиотоксичность. Могут они повреждать и геном клеток.
Например, в одном зарубежном исследовании описано воздействие нанотрубок на мышей. Через сутки после однократного введения вещества в дыхательные пути в дозе от 10 до 80 мкг отмечались повреждения сосудов, приводящие к нарушению микроциркуляции в сердечной мышце.
Также доказано отрицательное влияние нанотрубок на функции размножения, особенно у самцов. А у самок лабораторных мышей вещество, введенное внутривенно, попадало даже в молоко. При этом потребляемые потомством с молоком нанотрубки однородно распределялись в организме крысят, включая мозг и другие органы. А контакт беременных самок с высокими концентрациями вещества приводил к аномалиям у детенышей.
Кроме того, установлено, что наноматериалы способны нарушать нормальное функционирование иммунной системы организма и усиливать аллергические реакции.
Более того, нанотрубки могут оказывать трансформирующее и канцерогенное действие на клетки, то есть — вызывать рак. Сейчас они отнесены к группе веществ, которые «возможно, канцерогенны для людей». Но слово «возможно» тут, скорее, значит недостаточную доказательную базу, чем сомнения ученых.
Наибольшей опасности контакта с нанотрубками, разумеется, подвержены сотрудники, непосредственно работающие на производстве. Существуют исследования, показывающие, что концентрация нанотрубок в воздухе рабочей зоны может достигать 50 мкг/м3. При этом совсем не всегда на предприятиях по их производству в достаточной мере реализуются меры по защите органов дыхания работников. То есть нанотрубки могут попасть в организм человека просто при дыхании… А затем поразить любой орган.
Существуют зарубежные исследования реальных производств нанотрубок. Их результаты показали, что средняя концентрация в воздухе рабочей зоны там составляет 10,6 мкг/м3. Это соответствует накоплению в легких человека порядка 4,07 мкг за рабочую смену. Такая доза лишь незначительно уступает пороговой, и ее признали создающей неприемлемый риск для здоровья.
На сегодняшний день вообще не существует правил утилизации материалов с нанотрубками, отслуживших свой срок.
Исследования проводились и на российских предприятиях, работающих с наноматериалами. Особенно опасной была признана зона сбора готовой продукции и ее упаковки: там концентрация составила до 32 мкг/м3. Это значительно превосходит рекомендуемый безопасный уровень. Поэтому ученые рекомендуют контролировать концентрацию наноматериалов в воздухе и регулярно проводить медицинское наблюдение за состоянием здоровья работников.
Сейчас безопасным уровнем содержания углеродных нанотрубок в воздухе рабочей зоны считается 1 мкг/м3. Но важно понимать, что это временный норматив и при дальнейшем изучении порог может меняться. Вероятнее всего, он будет снижен. Но даже существующий сейчас показатель не всегда достигается при реальном производстве.
При этом важно понимать: реальную опасность нового вещества удается осознать не сразу. Например, асбест — типичный пример наноматериала (его волокна имеют размер в 10—20 нанометров). Так вот, от первого предупреждения о вредном воздействии асбеста на человека до полного запрета всех его форм прошло целых 100 лет! До тех пор, пока его удалось запретить полностью, многие работавшие с асбестом люди заболели раком.
Академик, доктор химических наук, профессор Николай Ляхов, комментируя данную тему, отметил, что если на какой-то вопрос пока нет ответа, то в «споре» производителя и населения он должен рассматриваться в пользу населения. «Здесь важно принимать во внимание отсроченный эффект воздействия нанотрубок на человека, по-видимому, на десятилетия, — отмечает он. — Таких длительных наблюдений пока нет».
Сейчас нанотрубки планируется использовать в различных материалах. Разработчики даже предлагали любым производствам добавлять нановещество в свои изделия, чтобы проверить, как это скажется на характеристиках. При этом неясно, будут ли соблюдаться меры безопасности во избежание попадания нанотрубок в воздух на тех производствах, где они будут добавляться, особенно — при их распаковке.
Кстати, представители OCSiALа сами заявляли, что главная проблема, которая стоит перед ними, — это разработка удобных для заказчиков технологий внедрения нанотрубок в различные материалы. О том же, как будет обеспечиваться безопасность этого процесса, ничего пока не сообщается…
К тому же неизвестно, как поведут себя нанотрубки после попадания в различные материалы. Существуют исследования, которые доказывают, что возможно высвобождение нанотрубок из композитных материалов: в результате сочетания механического и химического воздействия. То есть от сильного трения и при попадании определенных веществ цельность материала может нарушиться, и нановещество попадет в воздух. Пока ученым не удалось установить, сколько именно нанотрубок могут выделиться в атмосферу в таком случае. Найти исследования высвобождения нановещества, добавленного в асфальт, не удалось. А ведь продукт OCSiALа планируется использовать в том числе и таким способом…
«Любой материал, содержащий добавки нанотрубок, сколь бы привлекательным он ни был, при эксплуатации подвержен износу, — комментирует доктор химических наук Николай Ляхов. — Как правило, продукты износа попадают прямиком в окружающую среду. Чем больше таких материалов будет в обороте, тем более мы будем загрязнять почву и приземный воздух нанотрубками, причем, в самой «вредной» форме коротких обломков. Если только они не будут окисляться воздухом до углекислого газа, но это никем пока не проверено».
Нанотрубки могут оказывать трансформирующее и канцерогенное действие на клетки, то есть — вызывать рак.
Также, по словам ученого, на сегодняшний день вообще не существует правил утилизации материалов с нанотрубками, отслуживших свой срок в изделиях. «Их просто нет сегодня! Что с ними делать: сжигать, захоранивать в земле, пускать во вторичную переработку? — задается вопросом Николай Ляхов. — Представьте себе постепенное с годами увеличение количества таких материалов на свалках. Это же не просто пыль, а пыль, которая не оседает. Следовательно, разносится с атмосферными потоками по всей планете. Нельзя это выпускать в «свободное обращение». Это — как радиация, или — хуже: появление фактора среды обитания планетарного масштаба, с которым человечество ранее не сталкивалось! Безопасность должна быть впереди любого прогресса», — считает эксперт.
При этом особенно настораживает тот факт, что выявить количество нанотрубок в окружающей среде очень непросто. Существующие методы не достаточно апробированы и стандартизированы, к тому же не всегда точны. Поэтому установление гигиенических нормативов по нанотрубкам сейчас затруднительно. Да и проконтролировать эти нормативы было бы сложно: нет достаточно чувствительных приборов.
Так что на сегодняшний день неизвестно: повредит ли масштабное производство нанотрубок экологии Новосибирска…
Ведь если в стенах самого предприятия концентрация нанотрубок в воздухе высока, то где гарантии, что точно так же они не попадут и в атмосферу города? Особенно учитывая, как легко наночастицы проходят через любую преграду… А ведь Академгородок всегда славился своим чистым воздухом и считался экологическим районом Новосибирска.
По идее, принятию решения о внедрении в Академгородке массового производства новых материалов должно было предшествовать подробное изучение всех возможных его последствий для экологии, здоровья сотрудников предприятий и населения. Тем более что все условия для подобных исследований в Новосибирском научном центре есть.
Никто не говорит, что производством нанотрубок не надо заниматься вообще. Если постоянно ограничивать науку, то прорывных достижений ожидать не придётся. Но, во-первых, когда речь идет уже о полноценном серийном производстве, надо озаботиться вопросом безопасности населения. Для этого Российской академии наук необходимо организовать полноценную экспертизу, но пока об этом речи не идет.
Ну и во-вторых, подобные производства лучше организовывать все-таки за территорией Академгородка. Да, смычка науки и производства — это важно. Но это не значит, что нужно превращать городок ученых в промзону.
Степень опасности изготовления нанотрубок будет изучаться еще долгие годы. И если потом выяснится, что по незнанию мы превратили зеленый уголок города в непригодную для жизни территорию, потомки вряд ли будут нам благодарны.
Марина Вдовик
(более полную версию статьи со ссылками на научные публикации можно найти на сайте чс-инфо.рф в разделе «Академгородок 2.0»)