納米材料的危害PPT課件

1、一、納米材料一、納米材料l 納米材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成納米材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成, , 一一般是指尺寸在般是指尺寸在1 1100nm100nm間的粒子，是處在原子簇和宏間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域。觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域。l 納米材料可分為兩個(gè)層次：納米超微粒子與納米固體納米材料可分為兩個(gè)層次：納米超微粒子與納米固體材料。納米超微粒子是指粒子尺寸為材料。納米超微粒子是指粒子尺寸為1-100nm1-100nm的超微的超微粒子，納米固體是指由納米超微粒子制成的固體材料。粒子，納米固體是指由納米超微粒子制成的固體材料。而人們習(xí)慣于把組成或晶粒結(jié)構(gòu)控制在

2、而人們習(xí)慣于把組成或晶粒結(jié)構(gòu)控制在100100納米以下納米以下的長(zhǎng)度尺寸稱為納米材料。的長(zhǎng)度尺寸稱為納米材料。 第1頁(yè)/共15頁(yè)納米材料由于具有極其微小的尺寸而具有普通粉體材料所不具備的特殊性: 如小尺寸效應(yīng)；表面效應(yīng)；量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)。從而在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面顯示出許多奇異的特性。納米材料的研究，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)應(yīng)用到涂料，化妝品，催化劑，食品包裝，紡織，醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域，被科學(xué)家譽(yù)為：“21 世紀(jì)最有前途的材料”。第2頁(yè)/共15頁(yè)1、粘合劑和密封膠國(guó)外已將納米材料如納米SiO2作為添加劑加入到粘合劑和密封膠中，使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性都

3、大大提高。其作用機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料，使之具有親水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)掏膠體流動(dòng)，固體速度加快，提高粘接效果，由于顆粒尺寸小，更增加了膠的密封性。 二、納米材料在精細(xì)化工中的應(yīng)用第3頁(yè)/共15頁(yè)2、涂料在各類涂料中添加納米SiO2可使其抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地提高，涂料的質(zhì)量和檔次自然升級(jí)。因納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料（即抗老化），加之其極微小顆粒的比表面積大，能在涂料干燥時(shí)很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加涂料的強(qiáng)度和光潔度。 第4頁(yè)/共15頁(yè)3、各種助劑橡膠納米Al2O3粒子加入橡膠中可提高橡膠的介電性和耐磨性。

4、納米SiO2可以作為抗紫外輻射、紅外反射、高介電絕緣橡膠的填料。添加納米SiO2的橡膠，彈性、耐磨性都會(huì)明顯優(yōu)于常規(guī)的白炭黑作填料的橡膠。塑料納米SiO2對(duì)塑料不僅起補(bǔ)強(qiáng)作用，而且具有許多新的特性。利用它透光、粒度小，可使塑料變得更致密，可使塑料薄膜的透明度、強(qiáng)度和韌性、防水性能大大提高。在有機(jī)玻璃生產(chǎn)時(shí)加入納米SiO2可使有機(jī)玻璃抗紫外線輻射而達(dá)到抗老化的目的；在有機(jī)玻璃中添加納米Al2O3既不影響透明度又提高了高溫沖擊韌性。第5頁(yè)/共15頁(yè)4、化妝品納米微粒與樹(shù)脂結(jié)合用于紫外線吸收，如防曬油、化妝品中普遍加入納米微粒。如納米TiO2、SiO2等。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏

5、蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。第6頁(yè)/共15頁(yè)三、存在的危害1.納米材料的環(huán)境行為：納米材料在生產(chǎn)、使用、廢棄過(guò)程中, 必然會(huì)通過(guò)各種途徑以“三廢”形式進(jìn)入環(huán)境, 并造成一定的生態(tài)效應(yīng)和人群暴露。2.納米材料的生物毒性：主要體現(xiàn)在對(duì)呼吸系統(tǒng)( 特別是動(dòng)物肺部損傷) 及免疫系統(tǒng)的干擾, 微觀上主要是影響細(xì)胞表面的功能結(jié)構(gòu),進(jìn)而引起細(xì)胞整體代謝紊亂, 誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡或壞死。第7頁(yè)/共15頁(yè)納米材料的環(huán)境行為納米材料進(jìn)入環(huán)境后, 類似其他環(huán)境污染物, 也會(huì)在大氣圈、水圈、土壤圈和生命系統(tǒng)中進(jìn)行復(fù)雜的遷移/轉(zhuǎn)化過(guò)程。1, 大氣與地表間的交換; 2, 大氣輸送; 3,

6、土壤中遷移擴(kuò)散/滲透; 4, 土壤中轉(zhuǎn)化; 5, 陸生生物吸收富集; 6, 地下水中遷移/轉(zhuǎn)化; 7, 地表徑流;8, 水體與土壤間交換; 9, 水中分散與懸浮; 10, 水中團(tuán)聚與沉淀;11, 水體中轉(zhuǎn)化; 12, 水生生物吸收富集; 13, 人體暴露第8頁(yè)/共15頁(yè)納米材料的生物毒性效應(yīng)納米顆粒物對(duì)生物的毒性主要包括以下4個(gè)方面（1）具有納米尺度的納米顆粒物容易穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞（神經(jīng)細(xì)胞、肝細(xì)胞等）內(nèi)，損傷細(xì)胞膜以及干擾細(xì)胞內(nèi)的生理活性。（2）納米顆粒物具有高活性，所產(chǎn)生的活性氧（ROS）一方面易損傷細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞的通透性，阻礙細(xì)胞核外界的物質(zhì)交換，造成蛋白質(zhì)變性等，另一方面納米顆粒物

7、產(chǎn)生的ROS能激發(fā)細(xì)胞內(nèi)氧化激通路，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的損傷。(3)對(duì)于一些能溶解出金屬離子的納米顆粒物（如納米氧化銅、硒化鎘等），溶解出來(lái)的金屬離子也在一定程度上增強(qiáng)了納米顆粒物的毒性，如圖所示。第9頁(yè)/共15頁(yè)納米材料在生物體中的作用機(jī)理圖中黑圓點(diǎn)代表納米材料(NP).1、 NP 產(chǎn)生活性氧物質(zhì)(ROS);2、一些NP 能釋放金屬離子等有毒物質(zhì); 3、 NP 附著在細(xì)胞表面;4、NP 通過(guò)細(xì)胞內(nèi)陷、膜通道及細(xì)胞吞噬作用等進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部; 5、 NP產(chǎn)生的ROS 和有毒物質(zhì)破壞細(xì)胞膜;6、NP 通過(guò)破壞的細(xì)胞膜處進(jìn)入細(xì)胞;7、 NP 對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生氧化壓力并破壞細(xì)胞器等; 8、 細(xì)胞內(nèi)含物外泄到胞外;

8、 9、 NP 最終導(dǎo)致生物毒性效應(yīng)第10頁(yè)/共15頁(yè)1.C60 的生物毒性效應(yīng)越來(lái)越多的研究表明,C60 對(duì)細(xì)胞、微生物、水生生物、陸生動(dòng)物等具有毒性效應(yīng)。毒性研究表明,C60 能進(jìn)入人類巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、溶酶體和細(xì)胞核，2.2 g/L 時(shí)就能破壞人類淋巴細(xì)胞的DNA, 具有遺傳毒性；分子動(dòng)態(tài)模擬研究表明， 液體中C60極易與DNA 中的核苷穩(wěn)定結(jié)合并使DNA 變性而可能喪失功能；C60 粉體本身一般不具有抑菌作用,但其穩(wěn)定懸浮液(一般以團(tuán)聚體nC60 形式存在)會(huì)產(chǎn)生毒性效應(yīng)2.碳納米管的生物效應(yīng)碳納米管是一種完全人造的一維結(jié)構(gòu)的納米材料, 在 1991 年由 limijia 發(fā)現(xiàn). 未被處

9、理過(guò)的碳納米管非常輕, 可以通過(guò)空氣到達(dá)人的肺部。（4）進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)的納米顆粒物能與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)及其DNA相互作用而使之喪失某種特定的功能。第11頁(yè)/共15頁(yè)2.金屬及氧化物納米材料的生物毒性效應(yīng)金屬及氧化物納米材料一般都具有細(xì)胞毒性,毒性大小決定于納米材料的濃度、形狀、表面電荷性質(zhì)等。二氧化鈦的生物效應(yīng)納米 TiO2由于產(chǎn)量高、應(yīng)用廣泛, 因而對(duì)其毒性研究也較多. 近年來(lái)關(guān)于納米 TiO2生物效應(yīng)的研究。第12頁(yè)/共15頁(yè)四、納米材料危害防范措施1.納米材料流轉(zhuǎn)體系認(rèn)知2.納米材料危險(xiǎn)度體系構(gòu)建2.1建立納米尺度有毒化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù) 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，以有利于重點(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2.2納米改性升級(jí)產(chǎn)品環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 從環(huán)境安全的角度，我們必須對(duì)納米改性的產(chǎn)品，特別與環(huán)境關(guān)系密切的產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)