以納米技術(shù)與環(huán)境安全為主題的第314次香山科學(xué)會(huì)議11月27日在北京舉行。充分認(rèn)識(shí)納米技術(shù)的發(fā)展給環(huán)境帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，明確和預(yù)防納米技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)成為與會(huì)科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。
新技術(shù)同樣存在風(fēng)險(xiǎn)
納米科技是21世紀(jì)的主流技術(shù)之一，目前人造納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥工業(yè)、染料、涂料、食品、化妝品、環(huán)境污染治理等傳統(tǒng)或新興產(chǎn)業(yè)中，人們?cè)谘芯�、生產(chǎn)、生活中接觸到納米材料的機(jī)會(huì)越來(lái)越多；同時(shí)，環(huán)境中也存在大量天然的和工業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的納米尺度物質(zhì)，如柴油車尾氣、工廠煙囪排出的廢氣，垃圾焚燒、沙塵暴等也含有大量的納米顆粒。中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所研究員張立德在題為《環(huán)境納米科技研究的新動(dòng)向和機(jī)遇》的主題評(píng)述報(bào)告中說(shuō)，以前評(píng)價(jià)一項(xiàng)技術(shù)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)主要根據(jù)其創(chuàng)造的財(cái)富，但今天必須增加環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，新興的納米技術(shù)同樣也應(yīng)如此。
1938年滴滴涕的發(fā)明曾經(jīng)給農(nóng)業(yè)殺蟲、除草和家庭消滅蚊蠅、寄生蟲等作出了巨大貢獻(xiàn)，并因此獲得1948年諾貝爾獎(jiǎng)。但這一新技術(shù)卻對(duì)環(huán)境安全產(chǎn)生了重大影響，殘留的多氯聯(lián)苯等有機(jī)物至今仍難以根除，對(duì)全球生態(tài)的影響還在延續(xù)。從20世紀(jì)60年代起，國(guó)際有關(guān)組織作出決定全面禁止使用滴滴涕和六六六，也正是從環(huán)境安全的角度，科學(xué)界給這項(xiàng)曾經(jīng)對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明宣判了“死刑”。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉元方院士說(shuō)，隨著納米科技的迅猛發(fā)展，各種性能優(yōu)異的納米材料已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，成為觸手可及的商品，但除了產(chǎn)品功能，這些新型材料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被我們了解。
張立德說(shuō)，過(guò)去20年人們對(duì)納米材料正面效應(yīng)的研究取得了豐碩成果，但對(duì)納米材料可能存在的負(fù)面效應(yīng)一直未作重點(diǎn)研究，對(duì)納米材料向各個(gè)領(lǐng)域滲透可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。從2004年開始，研究人員開始關(guān)注納米材料可能產(chǎn)生的毒副作用，并不斷有各種研究報(bào)告問(wèn)世。當(dāng)前，我們對(duì)納米材料的認(rèn)知必須有一個(gè)轉(zhuǎn)折，納米材料正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng)是相互依賴和相互制約的兩個(gè)方面，在研究中處于同等重要的地位，研究納米材料的負(fù)面效應(yīng)是全面認(rèn)識(shí)納米材料科學(xué)內(nèi)涵不可或缺的重要方面。
基本處于空白狀態(tài)
會(huì)議執(zhí)行主席、中科院物理研究所解思深院士說(shuō)，日益突出的環(huán)境問(wèn)題正在引起各國(guó)政府和民眾的高度重視，但環(huán)境問(wèn)題又往往十分復(fù)雜。納米技術(shù)的發(fā)展給環(huán)境帶來(lái)一系列新挑戰(zhàn)，需要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究去分析和回答。
中科院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湯鴻霄院士指出，大量研究文獻(xiàn)表明，納米材料的潛在風(fēng)險(xiǎn)是確實(shí)存在的，需要密切關(guān)注，但在效應(yīng)實(shí)證、方法規(guī)范、控制體制等諸多方面都處于初期階段，趕不上納米技術(shù)生產(chǎn)和應(yīng)用本身的迅速進(jìn)展。
與會(huì)專家認(rèn)為，目前需要解決的問(wèn)題是，原來(lái)沒(méi)有毒性的化學(xué)物質(zhì)到了納米尺度后是否對(duì)環(huán)境安全帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn)。目前有關(guān)尺度、形貌對(duì)毒性的影響，納米材料與其他物質(zhì)相互作用，外界環(huán)境如溫場(chǎng)、光場(chǎng)、pH值對(duì)暴露在環(huán)境中的納米粒子可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)等方面的研究甚少，基本處于空白狀態(tài)。因此，需要著手建立納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步明確劃分納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的范圍，以利于重點(diǎn)防范這些物質(zhì)在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中對(duì)環(huán)境安全造成的危害。
同時(shí)，在納米改性升級(jí)產(chǎn)品中，對(duì)納米材料存在引起環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的研究，也才剛剛引起人們的注意。其中最值得注意的是化工產(chǎn)品，如農(nóng)藥、化肥、殺蟲劑，因?yàn)檫@些產(chǎn)品與農(nóng)業(yè)關(guān)系密切。納米材料改性后產(chǎn)品功能升級(jí)，提高了使用效率，但是無(wú)機(jī)納米粒子和有機(jī)修飾的納米粒子，以及納米尺度的有機(jī)金屬離子的絡(luò)合物卻直接暴露在空氣、水和土壤中，它們給環(huán)境安全帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起高度重視。
會(huì)議執(zhí)行主席、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站魏復(fù)盛院士指出，對(duì)待事物都要一分為二，納米材料對(duì)環(huán)境的影響同樣如此，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)這個(gè)納米材料有毒，那個(gè)納米材料無(wú)毒，關(guān)鍵是要拿出有說(shuō)服力的科學(xué)依據(jù)。應(yīng)當(dāng)看到，納米材料是否會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，需要進(jìn)行長(zhǎng)期觀察和研究，不是一天兩天就能搞清楚的。
負(fù)面效應(yīng)可以避免
張立德說(shuō)，納米材料的負(fù)面效應(yīng)是可以避免的，也是可以克服的。環(huán)境安全是發(fā)展納米科技的驅(qū)動(dòng)力之一。在應(yīng)用納米材料時(shí)，要注意可能產(chǎn)生納米負(fù)面效應(yīng)的尺度范圍，不是尺度越小越好。如果一定要利用小尺度的納米材料，必須做表面處理，避免在生物體內(nèi)應(yīng)用產(chǎn)生毒副作用。發(fā)展納米技術(shù)就是要抑制和控制納米材料的負(fù)面效應(yīng)，發(fā)揮納米材料的正面效應(yīng)，使納米產(chǎn)品更加安全穩(wěn)定。有專家指出，納米材料的生物毒性效應(yīng)表明，材料本身的物理化學(xué)性質(zhì)仍是毒性大小的首要因素；同時(shí)，在不改變納米材料功能性質(zhì)的前提下，通過(guò)表面物理與化學(xué)修飾還可大幅度消除某些納米材料的負(fù)面效應(yīng)。因此，片面強(qiáng)調(diào)納米材料存在環(huán)境安全問(wèn)題是不客觀的。
魏復(fù)盛院士認(rèn)為，解決納米技術(shù)與環(huán)境安全問(wèn)題需要納米材料制造專家、環(huán)境治理與使用納米材料的專家、流行病學(xué)專家、醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生學(xué)專家以及從事毒理毒性研究的專家共同努力，應(yīng)集中人力、財(cái)力、物力選擇1～2個(gè)應(yīng)用最為廣泛、最有市場(chǎng)前景的納米材料進(jìn)行綜合的、跨學(xué)科的研究。
與會(huì)專家認(rèn)為，環(huán)境安全是涉及到納米技術(shù)、化學(xué)和物理等的多學(xué)科交叉的問(wèn)題，既是國(guó)際科學(xué)前沿，也是與人類健康和生活環(huán)境密切相關(guān)的重要社會(huì)課題。目前，納米技術(shù)的環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)尚未完全建立。為此，專家們有如下建議：第一，預(yù)防納米材料環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)把好源頭關(guān)，在生產(chǎn)應(yīng)用納米材料的各個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)防止納米材料的泄漏，發(fā)展監(jiān)控納米材料泄漏的技術(shù)和裝置，制定標(biāo)準(zhǔn)，確定安全風(fēng)險(xiǎn)的最低含量，制定安全操作條例和產(chǎn)品保存及運(yùn)輸?shù)姆绞剑坏诙�，發(fā)展納米材料回收、再利用和再處理技術(shù)，對(duì)不能回收的納米材料，必須發(fā)展環(huán)境友好的綠色處理技術(shù)，努力做到不給環(huán)境安全帶來(lái)二次污染；第三，在應(yīng)用納米材料對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)治理時(shí)，在發(fā)展增強(qiáng)納米效應(yīng)技術(shù)的同時(shí)，必須確保這些技術(shù)不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染。
另外，納米材料的安全性研究已得到越來(lái)越多的重視，諸多發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略性規(guī)劃并付諸行動(dòng)，我國(guó)亟待從戰(zhàn)略角度出發(fā)，制定切實(shí)可行的納米材料安全性研究的近期和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。
新技術(shù)同樣存在風(fēng)險(xiǎn)
納米科技是21世紀(jì)的主流技術(shù)之一，目前人造納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥工業(yè)、染料、涂料、食品、化妝品、環(huán)境污染治理等傳統(tǒng)或新興產(chǎn)業(yè)中，人們?cè)谘芯�、生產(chǎn)、生活中接觸到納米材料的機(jī)會(huì)越來(lái)越多；同時(shí)，環(huán)境中也存在大量天然的和工業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的納米尺度物質(zhì)，如柴油車尾氣、工廠煙囪排出的廢氣，垃圾焚燒、沙塵暴等也含有大量的納米顆粒。中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所研究員張立德在題為《環(huán)境納米科技研究的新動(dòng)向和機(jī)遇》的主題評(píng)述報(bào)告中說(shuō)，以前評(píng)價(jià)一項(xiàng)技術(shù)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)主要根據(jù)其創(chuàng)造的財(cái)富，但今天必須增加環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，新興的納米技術(shù)同樣也應(yīng)如此。
1938年滴滴涕的發(fā)明曾經(jīng)給農(nóng)業(yè)殺蟲、除草和家庭消滅蚊蠅、寄生蟲等作出了巨大貢獻(xiàn)，并因此獲得1948年諾貝爾獎(jiǎng)。但這一新技術(shù)卻對(duì)環(huán)境安全產(chǎn)生了重大影響，殘留的多氯聯(lián)苯等有機(jī)物至今仍難以根除，對(duì)全球生態(tài)的影響還在延續(xù)。從20世紀(jì)60年代起，國(guó)際有關(guān)組織作出決定全面禁止使用滴滴涕和六六六，也正是從環(huán)境安全的角度，科學(xué)界給這項(xiàng)曾經(jīng)對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明宣判了“死刑”。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉元方院士說(shuō)，隨著納米科技的迅猛發(fā)展，各種性能優(yōu)異的納米材料已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，成為觸手可及的商品，但除了產(chǎn)品功能，這些新型材料對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被我們了解。
張立德說(shuō)，過(guò)去20年人們對(duì)納米材料正面效應(yīng)的研究取得了豐碩成果，但對(duì)納米材料可能存在的負(fù)面效應(yīng)一直未作重點(diǎn)研究，對(duì)納米材料向各個(gè)領(lǐng)域滲透可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。從2004年開始，研究人員開始關(guān)注納米材料可能產(chǎn)生的毒副作用，并不斷有各種研究報(bào)告問(wèn)世。當(dāng)前，我們對(duì)納米材料的認(rèn)知必須有一個(gè)轉(zhuǎn)折，納米材料正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng)是相互依賴和相互制約的兩個(gè)方面，在研究中處于同等重要的地位，研究納米材料的負(fù)面效應(yīng)是全面認(rèn)識(shí)納米材料科學(xué)內(nèi)涵不可或缺的重要方面。
基本處于空白狀態(tài)
會(huì)議執(zhí)行主席、中科院物理研究所解思深院士說(shuō)，日益突出的環(huán)境問(wèn)題正在引起各國(guó)政府和民眾的高度重視，但環(huán)境問(wèn)題又往往十分復(fù)雜。納米技術(shù)的發(fā)展給環(huán)境帶來(lái)一系列新挑戰(zhàn)，需要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究去分析和回答。
中科院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湯鴻霄院士指出，大量研究文獻(xiàn)表明，納米材料的潛在風(fēng)險(xiǎn)是確實(shí)存在的，需要密切關(guān)注，但在效應(yīng)實(shí)證、方法規(guī)范、控制體制等諸多方面都處于初期階段，趕不上納米技術(shù)生產(chǎn)和應(yīng)用本身的迅速進(jìn)展。
與會(huì)專家認(rèn)為，目前需要解決的問(wèn)題是，原來(lái)沒(méi)有毒性的化學(xué)物質(zhì)到了納米尺度后是否對(duì)環(huán)境安全帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn)。目前有關(guān)尺度、形貌對(duì)毒性的影響，納米材料與其他物質(zhì)相互作用，外界環(huán)境如溫場(chǎng)、光場(chǎng)、pH值對(duì)暴露在環(huán)境中的納米粒子可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)等方面的研究甚少，基本處于空白狀態(tài)。因此，需要著手建立納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步明確劃分納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)的范圍，以利于重點(diǎn)防范這些物質(zhì)在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中對(duì)環(huán)境安全造成的危害。
同時(shí)，在納米改性升級(jí)產(chǎn)品中，對(duì)納米材料存在引起環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的研究，也才剛剛引起人們的注意。其中最值得注意的是化工產(chǎn)品，如農(nóng)藥、化肥、殺蟲劑，因?yàn)檫@些產(chǎn)品與農(nóng)業(yè)關(guān)系密切。納米材料改性后產(chǎn)品功能升級(jí)，提高了使用效率，但是無(wú)機(jī)納米粒子和有機(jī)修飾的納米粒子，以及納米尺度的有機(jī)金屬離子的絡(luò)合物卻直接暴露在空氣、水和土壤中，它們給環(huán)境安全帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起高度重視。
會(huì)議執(zhí)行主席、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站魏復(fù)盛院士指出，對(duì)待事物都要一分為二，納米材料對(duì)環(huán)境的影響同樣如此，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)這個(gè)納米材料有毒，那個(gè)納米材料無(wú)毒，關(guān)鍵是要拿出有說(shuō)服力的科學(xué)依據(jù)。應(yīng)當(dāng)看到，納米材料是否會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，需要進(jìn)行長(zhǎng)期觀察和研究，不是一天兩天就能搞清楚的。
負(fù)面效應(yīng)可以避免
張立德說(shuō)，納米材料的負(fù)面效應(yīng)是可以避免的，也是可以克服的。環(huán)境安全是發(fā)展納米科技的驅(qū)動(dòng)力之一。在應(yīng)用納米材料時(shí)，要注意可能產(chǎn)生納米負(fù)面效應(yīng)的尺度范圍，不是尺度越小越好。如果一定要利用小尺度的納米材料，必須做表面處理，避免在生物體內(nèi)應(yīng)用產(chǎn)生毒副作用。發(fā)展納米技術(shù)就是要抑制和控制納米材料的負(fù)面效應(yīng)，發(fā)揮納米材料的正面效應(yīng)，使納米產(chǎn)品更加安全穩(wěn)定。有專家指出，納米材料的生物毒性效應(yīng)表明，材料本身的物理化學(xué)性質(zhì)仍是毒性大小的首要因素；同時(shí)，在不改變納米材料功能性質(zhì)的前提下，通過(guò)表面物理與化學(xué)修飾還可大幅度消除某些納米材料的負(fù)面效應(yīng)。因此，片面強(qiáng)調(diào)納米材料存在環(huán)境安全問(wèn)題是不客觀的。
魏復(fù)盛院士認(rèn)為，解決納米技術(shù)與環(huán)境安全問(wèn)題需要納米材料制造專家、環(huán)境治理與使用納米材料的專家、流行病學(xué)專家、醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生學(xué)專家以及從事毒理毒性研究的專家共同努力，應(yīng)集中人力、財(cái)力、物力選擇1～2個(gè)應(yīng)用最為廣泛、最有市場(chǎng)前景的納米材料進(jìn)行綜合的、跨學(xué)科的研究。
與會(huì)專家認(rèn)為，環(huán)境安全是涉及到納米技術(shù)、化學(xué)和物理等的多學(xué)科交叉的問(wèn)題，既是國(guó)際科學(xué)前沿，也是與人類健康和生活環(huán)境密切相關(guān)的重要社會(huì)課題。目前，納米技術(shù)的環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)尚未完全建立。為此，專家們有如下建議：第一，預(yù)防納米材料環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)把好源頭關(guān)，在生產(chǎn)應(yīng)用納米材料的各個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)防止納米材料的泄漏，發(fā)展監(jiān)控納米材料泄漏的技術(shù)和裝置，制定標(biāo)準(zhǔn)，確定安全風(fēng)險(xiǎn)的最低含量，制定安全操作條例和產(chǎn)品保存及運(yùn)輸?shù)姆绞剑坏诙�，發(fā)展納米材料回收、再利用和再處理技術(shù)，對(duì)不能回收的納米材料，必須發(fā)展環(huán)境友好的綠色處理技術(shù)，努力做到不給環(huán)境安全帶來(lái)二次污染；第三，在應(yīng)用納米材料對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)治理時(shí)，在發(fā)展增強(qiáng)納米效應(yīng)技術(shù)的同時(shí)，必須確保這些技術(shù)不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染。
另外，納米材料的安全性研究已得到越來(lái)越多的重視，諸多發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略性規(guī)劃并付諸行動(dòng)，我國(guó)亟待從戰(zhàn)略角度出發(fā)，制定切實(shí)可行的納米材料安全性研究的近期和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。
