APP下载

纳米技术的潜在风险研究进展

2015-02-24赵丽红朱小山王一翔周进蔡中华

新型工业化 2015年1期
关键词:纳米技术纳米材料纳米

赵丽红,朱小山*,王一翔,周进,蔡中华

(清华大学深圳研究生院海洋学部,深圳 518055)

纳米技术的潜在风险研究进展

赵丽红,朱小山*,王一翔,周进,蔡中华

(清华大学深圳研究生院海洋学部,深圳 518055)

纳米技术的兴起为全世界带来了一场全新的变革。纳米技术在医药、工业、农业、食品、环保等领域都有广泛的应用,被誉为21世纪的三大支柱产业之一。但纳米技术同时也是一把双刃剑,在给社会创造巨大利益的同时,它对人类健康、生态环境、社会安全及伦理道德方面也存在着潜在风险。本文介绍了纳米技术的兴起和发展历程,并简述了其负面影响,提出了一些规避纳米技术潜在风险的建议。

纳米技术;发展;风险

0 引言

20世纪80年代末,纳米技术悄然兴起,并立即引起世界各国的广泛关注和重视,被认为是下一次的工业革命[1]。纳米技术几乎涉及到现有的一切基础性科学技术领域,并已引起全球范围内的工业、农业、科学技术等发生革命性变革,给人类社会带来了巨大的变化。纳米科技与生物科技、信息科技并称为21世纪三大支柱产业。人造纳米材料是纳米技术的基础和核心[2]。人工纳米材料是指至少在一个几何面上的关键尺寸小于100nm,并且具有高度均匀性的材料,特别是指人工制造出来的以应用为目的的产品[3]。人工纳米材料由于其尺寸较小,结构特殊,因此具有许多优良且奇异的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大的表面效应、极高的反应活性、量子效应等[4]。这些性质使得纳米材料在医药、工业、建筑、染料、食品、化妆品、环保等领域都有广泛的应用。预计到2015年,全球纳米技术与产品的销售额将达到或者超过1亿美元[5]。

当人们憧憬着纳米技术将给我们生活带来的美好前景时, 一些科学家却开始冷静地考虑纳米技术将对环境和人类社会产生的深远影响。近年来纳米技术潜在的负面效应已引起人们的广泛关注[6-8]。人们担心纳米技术潜在的对环境、人体健康和社会的有害影响最终是否会超过其带给人类社会的效益[9]。基于此,本文对纳米技术的发展及其潜在的风险问题进行简要的分析,以期对纳米技术的健康和持续发展提供借鉴。

1 纳米技术的兴起和发展

纳米技术(Nanotechnology),是指在纳米尺度(1~100nm)下对物质进行制备、研究和工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性技术体系。早在1959年,诺贝尔奖获得者、著名的美国物理学家费曼(Richad Feynman)就预言,如果对物质微小规模上的排列加以某种控制,就可能使物质显现出大量新特性[10]。自此,纳米科技逐步引起科学界的广泛关注,关于纳米技术的探索和研究逐年增多。1960年,日本东京大学的科学家久保良吾提出著名的久保效应,70年代末80年代初,该理论随着纯净的超微粒子的制取研究而趋于完善。1974年,科学家唐古尼奇开始使用“纳米技术”一词描述精密机械加工。1982年,扫描隧道显微镜问世,原子、分子世界逐渐揭去了神秘的面纱,同时也促进了纳米技术的发展。1984年,格莱特实验室应用蒸发冷凝法制成均匀的金属纳米粉末,纳米材料由此诞生。1988年,Baibich在纳米Fe/ Cr多层膜中发现了巨磁电阻效应(GMR),为纳米材料在新型巨磁电阻材料上的应用奠定基础。1990年,IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功对单个原子进行重排,首次在一小片镍晶体上用35个氙原子拼出了“IBM”,标志着纳米技术取得关键性的突破。同年,第一届国际纳米科学技术会议在美国举办,标志着纳米科学技术作为一种新兴技术正式诞生。1991年,日本科学家饭岛澄男发现碳纳米管,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的100倍,碳纳米管成为纳米技术研究的热点,为纳米科学技术研究注入了新的活力。1997年,美国科学家成功地用单电子移动单电子,利用这种技术可以把现在的计算机速度和存贮量提高上万倍。1999年,巴西和美国科学家发明了世界上最小的“秤”,它能够称量十亿分之一克的物体。此后不久,德国科学家研制出能称量单个原子的重量的秤,打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。进入21世纪,纳米科技不断深入,除了在纳米基础性研究的领域取得较大的突破之外,纳米科技在应用方面的研究也收获硕果,纳米科学技术领域新发明新发现层出不穷。2000年4月,美国能源部圣迪亚国家实验室运用激光纳米技术研制出智能手术刀,同年6月,美国西北大学教授英金研制出纳米光刻机,其刻笔笔尖可以浸入有机分子池中,刻画出15纳米线宽的图形。2002年,理查德·斯莫利在独立的单层碳纳米管中观察到了发荧光现象,进一步拓宽了碳纳米管的应用领域。2005年,美国莱斯大学科学家研制出世界上第一辆单分子纳米汽车。

如今,纳米材料已经渗透到我们生活的方方面面。将纳米氧化铈加入到汽油或者柴油中,能够提高其燃烧速率,从而节省资源和能源,并能有效降低有毒有害气体(如SO2、CO、碳氢化合物)的排放。纳米材料由于其高比表面积、高活性的特点,通过表面生化修饰有望实现对污染物的高选择性探测和富集[11]。以磁性Fe2O3纳米微粒为药物载体,携带药物注入人体血管后,在外加磁场作用下可以将药物输送至病变部位。由于纳米银的抗菌性,被广泛运用至“纳米洗衣机”“纳米羽绒服”“纳米冰箱”等日常产品上。2011年,纳米科技的市场额达到19700亿美元[12]。截止2011年3月,在伍德罗威尔逊国际中心网站上自由登记的纳米产品已经达到1317种,涵盖了健康与保健、家居园艺、电子产品与电脑、食品与饮料、切割、汽车、家用电器和儿童用品八大类[13]。

纳米科技自从20世纪80年代兴起之后,发展非常迅速。《科学计量学》创始人T·Braun教授对国际论文题目中包含“纳米”的术语进行统计显示:1994年科学论文题目中的纳米术语约2000个,到2003年已经超过了50000个。2000-2010年,世界纳米科技论文增长16%,纳米技术专利申请年均增长33%[14]。在一定程度上说,谁在纳米领域掌握核心技术,谁就能占据政治经济军事高速发展的先机。全球主要经济体纷纷制定纳米科技相关发展规划,不断增加投入,目前,全球已有60多个国家和地区发布国家级纳米科技发展规划[14]。美国自2000年启动了“国家纳米计划”(NNI),旨在加强国家纳米技术的基础建设,实现纳米技术的全方位应用,规范纳米科技的研究、产业化等活动。2004年美国加大力度执行该计划,并且提出新的战略目标。目前,美国凭借该计划已经在各地建立70多个与纳米技术有关的学院和管理中心[15],促进了各基础学科之间的交流合作。NNI计划也在不断的壮大,累积筹资已达到120亿美元以上,成为继“阿波罗”登月计划之后最大的民用技术投资计划之一[16]。2003年11月美国参议院和公议院通过了189号提案的修正案,形成了《21世纪纳米技术研发法案》,正式将NNI计划资助纳入了国家的法律体系。我国自20世纪90年代起就开始重视纳米科学技术的研究,科技部、中国科学院和国家自然科学基金委等部门在立项和资金上对纳米科技基础研究的支持逐年增加,2009年开始,我国在纳米研究方面的SCI和专利的数量跃居世界第一[14]。我国纳米粉体材料初步实现了产业化、纳米复合材料和纳米涂层技术出现了产业化趋势,纳米技术应用于传统产业开始全面展开[17]。

2 纳米技术的潜在风险

科技对人类带来利益的同时也带来风险。自从德国学者Ulrich Beck在《风险社会》中提出“风险社会”(risk society)概念以来,有关其研究开始兴起[18]。如他经过深入研究得出的结论:“财富的增加与社会风险的增加成正比”一样,我们可初步推断的假设是:社会的技术风险亦随技术的发展而增加。正因此,正如基因科技一样,纳米技术的潜在社会风险同样引起了人们的关注。美国自2000年提出纳米技术开发计划的同时就提出考虑纳米技术的负面影响。美国自然科学基金会(NSF)从2001年就开始自助纳米技术的安全性和社会影响研究,2003年,美国环境保护署(EPA)正式提出纳米材料对人类健康和环境可能存在的威胁,2005年美国政府发布了国家纳米计划的环境、健康与安全战略研究规划,集中于科学风险分析和风险管理以保护公众健康和环境,开发纳米技术风险评估,同时也推进技术发展使公众获益。同年12月,美国政府以OECD的名义在华盛顿召开了“人造纳米材料的安全性问题”会议[19]。仅2006年一年,欧美日即召开了12次关于纳米材料生物与环境潜在影响的研究与管理会议。2009年,美国FDA与休斯敦纳米健康联盟合作,共同研究纳米颗粒的行为及其对生物系统的影响。日本于1990年就开展了工程纳米材料毒理方面的研究。2005年成立了纳米技术政策咨询委员会,开展纳米材料安全性评价计划,并研究标准化的纳米材料安全性评价程序。2009年3月,日本要求企业公开纳米材料对健康影响的相关信息[19]。2008年以来,欧盟委员会和英国皇家学会相继发布了《关于纳米材料的法规问题》《负责任的纳米科学与技术研究行为准则》和《负责任的纳米行为准则倡议》,对纳米科技相关的研发活动和社会治理进行规范和指导。为了加强欧洲国家之间的协调性,欧盟设立了欧盟纳米毒理学与安全性的研究集群计划,在2005-2011年期间欧盟共支持了24个大型项目。负责任的发展纳米技术,已经成为国际上发展纳米技术的重要理念[14]。我国也很重视纳米科技的安全性和社会伦理问题的研究。2005年4月,首批《纳米材料技术标准》正式实施,成为促进纳米技术进一步安全发展的关键[20]。2006年中科院高能物理所成立“纳米生物效应与安全性联合实验室”。自2005年以来,国家自然科学基金委、973开始资助纳米科技的安全性和生态效应的项目。2011年,中科院高能物理研究所完成了“纳米尺度物质生物毒性的研究报告”。

2.1 纳米技术对人体健康的潜在威胁

纳米材料在其生产、运输、使用、储存的过程中不可避免的进入到环境中,从而对生态和人体都可能造成不可避免的影响。2003年4月以来,《Nature》 、《Science》[20-23]杂志已先后多次发表编者文章,美国化学会、《Environmental Science & Technology》以及欧洲许多杂志也纷纷发表编者文章,与各领域的科学家们探讨人造纳米材料与纳米技术的生物效应以及对人体健康、生存环境和社会安全等方面的问题。研究表明,纳米粒子可能通过肺呼吸、皮肤渗透、肠道系统以及医疗过程中被有意的注入(或由植入体释放)进入人体。纳米材料的生物效应可能与其特有的小尺寸特征有关。纽约罗切斯特大学的研究者发现,大多数在含有直径为20nm的“特氟龙”塑料(聚四氟乙烯)颗粒的空气中生活了15分钟的实验鼠会在随后4小时内死亡;而暴露在含直径120nm颗粒的空气中的对照组则安然无恙[20]。进入体内的纳米材料可能对肺部产生炎症。Chiu-Wing[24]等人研究了三种单壁碳纳米管对小鼠肺部的慢性毒性。结果发现,所有碳纳米管都能导致剂量依赖性的肉芽瘤。这与杜邦公司2003年的研究结果类似。三角公园研究院[25]用气溶胶吸入法研究nTiO2对三种鼠肺部的毒性,均出现了炎症、严重沉积并清除困难等症状。纳米粒子由于尺寸较小,能够穿过血脑屏障向脑组织、血液中或者其他组织迁移[26-29]并会对机体组织造成一定程度的损伤。南卫理会大学Oberdörster E[30]研究发现C60能对黑鲈脑部造成氧化损伤。目前,以磁性纳米材料作为药物载体进行疾病治疗是生物医药方向研究的热点,但中国科学院高能物理所在进行一种磁性纳米颗粒的动态生理行为研究时发现,生理盐水溶液中尺寸小于 100nm 的磁性纳米颗粒,进入动物体内导致血凝现象,凝聚成小鼠血管大小的颗粒,阻塞小鼠血管导致死亡。由此表明,磁性纳米颗粒进入人体可能导致心血管疾病的发生[31]。因此在进行此项研发时,不仅要考察纳米材料作为载体的有效性,更重要的是要考虑到纳米材料对人体健康的潜在危害。纳米材料除了比较容易进入人体之外,还可能比较容易透过生物膜上的孔隙进入细胞内或线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体和细胞核等细胞器内,并且和生物大分子发生结合或催化化学反应,使生物大分子和生物膜的正常立体结构产生改变。其结果将导致体内一些激素和重要酶系的活性丧失,或使遗传物质产生突变导致肿瘤发病率升高或促进老化过程[14]。尽管目前纳米材料对机体的健康危害尚无法定量,但在制备、使用、加工纳米材料或者利用纳米技术时一定要小心谨慎,以避免重蹈石棉等物质的覆辙。

2.2 纳米技术对环境的潜在影响

纳米材料可能通过生产、运输、使用过程中排放到环境中,并且通过污水排放、地表径流、垃圾倾倒、土壤修复、纳米肥料的施用等途径分散于水体、土壤和大气环境中。进入环境中的纳米物质可能对生物体产生危害,从而导致生态系统的失稳,对环境造成不可逆转的破坏。微生物作为食物链的最低端,对维持整个食物链的稳定有举足轻重的作用,微生物的地位发生变化,整个食物链乃至生态系统就会发生动摇。Tong[32]等评价了nC60对土壤中的厌氧微生物菌落结构和功能的影响,发现微生物的群落结构和功能没有显著的变化,但是微生物对某种物质的降解时间变长。除此之外,科学家们还考察了纳米材料对植物以及水生生物的毒性效应。植物作为一种重要的生态承受体,其纳米效应(正或负)尚未得到充分研究[11]。有研究表明,nTiO2能够促进菠菜的光合作用以及氮的新陈代谢[33-34],但是一些纳米材料能够抑制玉米、黄瓜、大豆、卷心菜及胡萝卜根的延长[35-36]。朱小山[37]考察了6种不同的人工纳米材料(nTiO2、nZnO、nAl2O3、C60、SWCNTs、MWCNTs)对水生生物斜生栅藻和大型蚤的毒性效应,研究发现,几种纳米材料都能抑制斜生栅藻的生长和大型蚤的活动,并导致大型蚤的死亡。同时,他还研究了nZnO和C60对斑马鱼鱼卵和仔鱼的急性发育毒性和慢性毒性,均表现出一定的毒性效应。人工纳米材料由于其尺寸较小,具有极大的比表面积,因此纳米材料还可能与环境中的污染物发生相互作用,从而表现出与纳米材料和环境污染物都不一样的毒性效应,这方面的研究刚刚开展,研究较少,尚未形成完整的体系,但需要引起足够的重视。

人工纳米材料进入环境之后,在一定的条件下会对环境中的微生物、植物、动物等产生生态毒性效应。同一种纳米材料对不同的生物可能表现出不同的毒性效应,而不同的纳米材料或者处于不同环境条件下的纳米材料对同一种生物表现出的毒性也可能不同。正式由于这种复杂性,使得纳米材料对生物的毒性效应的研究尚不完善,急需进一步开展更加全面、系统的生态毒理学研究;随着近几年来国家提出海洋兴国的战略,科学家们将目光逐渐转移至海洋环境。海洋是大对数污染物的的汇,也是人工纳米材料的最终归宿。已有的研究表明人工纳米材料也可能对海洋浮游植物、甲壳类动物、底栖动物以及硬骨鱼类等产生影响,但相关的机制尚不清楚,仍需要科学家们深入探索。

2.3 纳米技术对社会安全的威胁

总部在加拿大的ETC组织于2003年一月底发表一篇长达80多页的报告,指出纳米技术是一种可能毁灭世界的技术。2003年7月,英国皇家协会和皇家工程院对纳米技术的伦理以及社会意义进行审查,并与2004年7月发表《纳米科学与技术:机遇和不确定性》。美国于2006年在国家纳米计划新部署中专门拨出0.82亿美元用于纳米技术对社会影响的研究。

纳米技术的发展将影响到国际政治格局与未来走向。美国著名经济学家莱斯特在《二十一世纪的角逐》一书中指出,谁能更好地利用由科学技术的发展形成的包括资金、原材料、技术、信息在内的全球资源信息网络,谁就能在国际竞争中取得主动[15]。目前很多国家都把发展纳米技术作为巩固和提高自己政治地位的重要筹码。纳米科技的发展可能加剧国家、地区间的不平等。发展和运用不当将会造成许多国家之间越来越大的“纳米鸿沟”[15]。因为纳米技术的发展不仅需要高素质的科技人才,更需要大量的资金支撑[15,38]。发达国家具备发展纳米技术的土壤,一旦有重大的突破,总会以各种手段限制和阻碍纳米技术向发展中国家转移和扩散,使发展中国家在技术和国际贸易中处于不利地位,发达国家利用高科技和不等价交换不断获得巨额利润,发展中国家与发达国家的政治经济差距会越来越大。不仅如此,纳米技术也可能威胁社会的和平与稳定。现代战争的较量已发展为科学技术实力的较量。纳米技术被称为是“未来驱动军事作战领域革命”的关键技术。依靠纳米技术,有望制造出重量为毫克级的微型飞机,以及各种功能的微型武器[39],它们将无孔不入、防不胜防。而如果纳米技术被有称霸世界企图的国家、政治集团或者恐怖组织垄断,后果将不堪设想,极大地威胁社会的和平稳定。

2.4 纳米技术对伦理道德的挑战

纳米技术彻底改变了自文明以来就遵循的的自上而下的制造模式,可能完成许多超乎想象的工作,彻底的改变了人们的生活,也对社会伦理道德存在潜在的威胁[38-40]。如果利用纳米技术改变基因和细胞结构,那么人类就可以根据自己的想法和目标去生育后代,从而改变传统的生育方式和人类传统的的传宗接代的方式。就不存传统的父母双亲的概念,对人类的伦理道德将是一个很大的挑战[38];已经证明,使用纳米技术可将实验鼠的脑细胞寿命延长 3~4 倍;结合转基因技术等新技术,也许未来人类的寿命将得到不断的延长[40]。如此,则产生如下的伦理问题:1)谁有资格拥有使用纳米技术延长生命的权利?如果每个人都可以长生不老,那么地球有限的空间和资源必将导致人满为患,最终也会逐渐走向衰败;2)如果纳米技术可以实现生命的无限延长,那么又有什么必要去追求生命的价值呢,这样一来,大家都安于现状,不珍惜时光去创造、去开拓,那么社会也必将衰落。

3 规避纳米技术潜在风险的对策建议

毋庸置疑,纳米技术的发展为人们的生活带来了巨大的便利,极大的提高了国民经济的水平。但正由于纳米材料和技术奇异的特性,使得其潜在风险也逐渐的显现出来。纳米技术正是一把双刃剑,给人们带来巨大利益的同时,也可能造成不可逆的损伤。因此,为了更好地利用纳米技术,使其朝着为人们有利的方向发展,更好地为人们和国家服务,我们需要“负责任”的发展纳米技术[41]。

(1)对纳米材料的全生命周期进行安全控制和预防:纳米材料是纳米技术的基础。纳米材料在其生产、运输、储存、使用等过程中不可避免的进入到环境中,从而会对人体和生态环境造成一定的危害。纳米材料的全生命周期控制将是一种有效的措施,预防纳米材料的潜在危险。进行工业生产的企业要发展监控纳米材料泄漏的装置和技术,确保对工作人员对纳米材料的暴露已实施定时监控[41.42]。有关纳米科技部门要制定相关标准,确定纳米材料安全风险的最低含量,制定安全操作条例及产品运输和保存的方式[42]。对纳米工作人员进行定期的健康检查也是十分必要的。除此之外,纳米材料在回收在利用或者处理处置过程中要严格遵守要求,防止对环境造成二次污染。

(2)纳米技术安全评价与环境影响的研究要点:随着纳米技术在国民经济上的地位日益增强,纳米技术的风险研究也逐渐广泛。但由于纳米技术的复杂性,目前关于纳米技术的安全性研究方面还未形成完整统一的体系,目前研究的重点应围绕以下几点开展[11,31]。①注重纳米材料与环境污染物的复合污染研究;②研制出评估纳米材料暴露的科学仪器或者装置,这是确定人体暴露纳米材料的基础;③建立评价与验证纳米材料毒性的方法,使得纳米材料的毒理学测定和研究方法更加完善和标准化;④构建预测纳米材料影响的潜在模型。

(3)国家要加强纳米材料安全风险评价的战略研究:首先,政府要投入更多的资金进行纳米技术对环境影响、对人体健康的潜在危害以及社会安全性的研究[14,41,43]。其次,制定国家纳米健康、环境与安全(nano-EHS)的战略研究,实施纳米技术安全标准战略[14,31]。最后纳米技术的长久稳定的发展离不开国家法律的保障。要逐步建立纳米材料的相关实验室、技术工作场所的规范以及进行作业操作的指导原则,以保障工作人员的安全;出台纳米产品的相关技术法规和纳米标志认证制度,建立纳米技术安全评价与环境影响的行业标准[44]。同时要构建纳米系统研究平台,以促进各行业各实验室之间的分享与交流,与国际上也要保持适度的交流与合作[31]。纳米技术的健康发展需要政府、科技界、人文社会科学界、企业和公众等多方参与。政府要倾听民众的声音,加强公民纳米领域安全教育[43]。

(4)加强学科交叉:加强纳米健康安全与人文哲学、社会伦理等跨学科的交叉研究,致力于发展纳米科技的同时,要将和谐社会发展的概念渗入其中,将伦理学、法律、社会意义上的研究融入到纳米技术的发展中。建立人文、政策、社科与纳米科技的交叉论坛,从而促进我国纳米技术研究的整体发展[13]。

4 结论及展望

关于纳米技术安全性的研究逐年增多,但研究主要集中于人工纳米材料对人体健康和生态环境的影响上,而对于社会安全和伦理的潜在威胁的研究较少,为了保证纳米技术真正的造福于人类,社会各界应在以下几个方面加强重视:1)尽快研究纳米材料对人体健康和生态环境作用机制。目前这纳米材料对人体健康和生态环境的毒理试验开展较多,但是大多研究以提供数据为主,很少阐述清楚毒理作用机制。对机理的阐述有助于设置纳米材料的安全阈值,为人工纳米材料标准和法规的设置奠定基础。2)研究检测纳米材料含量的技术。目前人工纳米材料在环境介质中的含量还没有定值,但这恰恰是制定环境质量标准和提出规避措施的基础。因此研制定量快速检测纳米材料浓度的技术非常重要。3)加强各个学科之间的交流,重视纳米科技对社会安全和伦理学的危害。目前国家对纳米技术的使用没有明确的标准,这样很容易使得一些不法分子钻空子,做出危害社会安全的举动,不利于和谐社会的开展。

由于科学技术本质上是一项涉及未知的事业,它的风险与它的益处一样难以准确预测,因而与那些熟知的社会风险相比,科技风险引起的惶恐就更经常、更普遍和更严重。可见,认识和研究科技风险不仅具有经济学的意义,而且具有重要的心理学和社会学意义。纳米技术的社会风险部分是由于纳米技术的不完善本身引发的。

我们要用理性的眼光去看待纳米技术的发展。在研究、开发一种纳米技术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。我们不能采取美国对待克隆技术的态度—禁止进行连同用于医疗目的的克隆,我们也不能因为电脑“千年虫”带来了恐慌和为阻止“千年虫”普遍发作全世界投入6000亿美元的经济代价而停止发展计算机技术。正像历史前进的车轮不能阻止一样,纳米技术的发展也是如此,任何人都不能因纳米技术具有负效应就阻止它的全面发展。而是应该在纳米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纳米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及由此引起的灾难性后果。

纳米技术为科技、工业和生活等等各个方面都注入了新的活力,但同时也带来了一些负面影响。但正如基因工程一样,纳米技术也不能全盘否定。为保证纳米技术健康稳定的发展,其潜在的对环境、人体健康和社会安全的威胁必须加以重视。一方面政府要重视纳米技术的发展,增加资金投入在预防和规避纳米技术潜在危害的研究;另一方面国家需要结合相关领域专家意见,尽快做出对纳米技术使用限制的相关法律或法规。

作为一个新兴发展起来并将持续快速发展的技术产业,纳米技术在未来必将得到更为广泛的应用。所以我们一定要做到未雨绸缪,不能再重走现代重污产业的老路。

[1] White House (2000). National Nanotechnology Initiative: Leading to the next industrial revolution. The White House, Office of the Press Secretary, Washington, DC. http://clinton4.nara.gov/textonly/WH/New/html/20000121_4.html.

[2] Chiu-Wing Lam, John T. James, Richard McCluskey, et al. Pulmonary Toxicity of Single-Wall Carbon Nanotubes in Mice 7 and 90 Days After Intratracheal Instillation. Toxicological Sciences, 2004, 77: 126-134.

[3] Colvin V.L. The potential environmental impact of engineered nanomaterials. Nature Biotechnology, 2003, 21(10): 1166-1170.

[4] 朱小山. 人工纳米材料生物效应研究进展[J]. 安全与环境学报, 2005, 5(4): 86-90.

[5] 2009-2012年纳米材料行业发展前景分析及投资风险预测报告(最新版)http://www.baogaochina.com/2009-12/2009_2012nian namicailiaofazhanqiBaoGao.html.

[6] The Health and Consumer Protection Directorate General of the European Commission. NANOTECHNOLOGIES: A PRELIMINARY RISK ANALYSIS. 1-2 March 2004. http://europa.eu.int/comm/health/ph_risk/events_risk_en.htm.

[7] Dagani, R. Nanomaterials: 2003. Safe or Unsafe? Chemical and Engineering News 81(17): 30-33.

[8] Service, RF. Is Nanotechnology Dangerous? Science, 2000, 290(5496): 1526-1527 .

[9] Vicki l Colvin. The potential environmental impact of engineered nanomaterials. Nature Biotechnology, 2003, 21(10): 1166-1170.

[10] 郭艳玲. 纳米技术与可持续发展[J].中国发展, 2004, (2): 57-60.

[11] 李国新. 纳米材料在环境中的应用及生物毒性研究进展[J]. 四川环境, 2013, 32(2).

[12] 赵宇亮. “纳米科技革命: 利益与风险” 专栏主持人语[J].工程研究: 跨学科视野中的工程, 2011 (4): 321-322.

[13] http: / /www. nanotechproject.org /inventories/consumer/analysis_draft/.

[14] 赵宇亮. 风险与理性: 面向社会需求的纳米科学技术——中国与世界的纳米安全性研究[J]. 科学与社会, 2012, 2(2): 24-35. [15] 魏绮芳. 关于纳米技术的社会认知及风险研究[D]. 重庆大学, 2010.

[16] 科里. 微观世界的奇迹——美国国家纳米技术计划 (NNI) 十年历程回顾[J].世界科学, 2010 (10).

[17] 技术预测与国家关键技术选择研究组. 未来10年我国最有可能的10大科技突破. 中国科技论坛, 2004(2): 3-8.

[18] 王汉林. 略论基因科技的社会风险问题. 中国软科学, 2003, (5): 152-153

[19] 范德玲. 金属氧化物纳米颗粒的生态毒理学研究进展. 中国环境科学学会学术年会论文集, 2013, 6706-6713.

[20] Service, RF. Nanomaterials Show Signs of Toxicity. Science, 2003, 300(5617): 243.

[21] Gorman J. Taming High-Tech Particles. Science News,2002,161(March 30): 200-201.

[22] Proffitt F. Yellow Light for Nanotech. Science news, 29 July 2004.

[23] Giles J. Nanoparticles in the brain. Nature News, 9 January 2004.

[24] Lam C.W.. Pulmonary toxicity of single-wall carbon nanotubes in Mice 7 and 90 days after intratracheal instillation. Toxicological Sciences, 2004,77(1): 126-134.

[25] 韦东远. 关于世界纳米材料生物效应与安全性研究的思考[J].中国科技论坛, 2007, 7(7): 112-117.

[26] Donaldson K. Nanotoxicology. Occup Environ Med, 2004, 61:727-728.

[27] Oberdörster G. Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain. Inhalation Toxicology, 2004, 16(6/7): 437-446.

[28] Harder B. Conduit to the Brain: Particles enter the nervous system via the nose. Science News, 2004, 165(4): 54.

[29] Nemmar A, Hoet P H. Vanquickenborne B, et al. Passage of inhaled particles into the blood circulation in humans. Circulation, 2002, 105: 411-414.

[30] Oberdörster E. Manufactured nanomaterials (fullerenes, C60) induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass. Environmental Health Perspectives, 2004, 112(10): 1058-1062.

[31] 韦东远. 关于我国纳米材料生物效应与安全性研究的思考[J].创新科技, 2008, 6: 54-55.

[32] Tong Z. Impact of fullerene (C60)on a soil microbial community[J]. Environmental Science and Technology, 2007, 41(8):2985-2991.

[33] HONG F.Effect of nano-TiO2on photochemical reaction of chloroplasts of spinach[J].Biological Trace Element Research, 2005, 105(1-3): 269-279.

[34] YANG F. Influences of nano-anatase TiO2on the nitrogen metabolism of growing spinach[J].Biological Trace Element Research, 2006, 110(2): 179-190.

[35] YANG L.Particle surface characteristics may play an important role in phytotoxicity of alumina nanoparticles[J].Toxicology Letters, 2005, 158(2): 122-132.

[36] LIN D H.Root uptake and phytotoxicity of ZnO nanoparticles[J].Environmental Science and Technology, 2008, 42(15): 5580-5585.

[37] 朱小山. 几种人工纳米材料的生态毒理学研究[D]. 天津: 南开大学, 2007.

[38] 费多益. 灰色忧伤——纳米技术的社会风险[J].哲学动态, 2004, 1: 23-26.

[39] 黄晓锋. 浅论纳米技术的科学价值与潜在风险[J]. 江西化工, 2011, 1: 166-168.

[40] 奇云.人类长寿的极限是多少[N]. 大众科技报, 2006, 3(2).

[41] 王进, 张宗明. 纳米科技的潜在风险及法律对策探源[J]. 大连理工大学学报 (社会科学版), 2012, 4: 026.

[42] 赵明. 纳米材料潜在风险受关注[J]. 技术与市场, 2008, 4: 006.

[43] 白文瑾, 王洪奇. 对纳米科技的深思考[J]. 第三届全国科技哲学暨交叉学科研究生论坛文集, 2010.

[44] 陈军, 杨柳燕, 孙成. 纳米技术潜在风险与法律对策[C]//中国毒理学会环境与生态毒理学专业委员会成立大会会议论文集. 2008.

The potential risks of nanotechnology

ZHAO Lihong, ZHU Xiaoshan*, WANG Yixiang, ZHOU Jin, CAI Zhonghua
(Diνision of Ocean Science & Technology, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua Uniνersity, Shenzhen 518055, China)

Nanotechnology, with the widely application in medicine, industry, agriculture, foodstuff and even environmental sectors, has been considerate as a new revolution on modern technology. The novel properties of nanotechnology, which are the basis for its advantage, however, may also cause unique environmental contamination and associated effects on the whole ecosystem including human beings, resulting in a potentially higher risk for people and environment healthy. People began to worry that the risks of nanotechnology in terms of their social risks and environmental impacts may outweigh their benefits. Thus, interests in the broad implication of MNMs have grown. In this paper, we briefly reviewed the development of nanotechnology, and then analysis their potential risks based on the exiating literatures. After that, some advices on how to deal with these risks were suggested.

nanotechnology; development; risk

10.3969/j.issn.2095-6649.2015.01.09

国家自然科学基金资助项目(21107058; 41373089); 教育部高等学校博士点基金资助项目(20100002120019)

赵丽红(1989-), 女, 硕士研究生, 主要研究方向: 环境生物技术及生态毒理学; 朱小山(1977-), 男, 副研究员, 主要研究方向: 环境科学及生态毒理学; 王一翔(1990-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向: 人工纳米材料的海洋生态毒理学;周进(1977-), 男, 副研究员, 主要研究方向: 海洋生态学; 蔡中华(1966-), 男, 研究员, 主要研究方向, 海洋生态学

赵丽红,朱小山,王一翔,等.纳米技术的潜在风险研究进展[J].新型工业化,2015,5(1):59-66

猜你喜欢

纳米技术纳米材料纳米
纳米潜艇
武器中的纳米材料
纳米材料在水基钻井液中的应用
神奇纳米纸
懂纳米技术的变色龙
纳米材料在电化学免疫传感器中的应用
纳米技术在食品科学工程中的体系构建
纳米技术浮选技术研究进展
可研可用 纳米材料绽放光彩——纳米材料分论坛侧记
纳米SiO2的制备与表征