بخشی از مقاله
چکیده
فناوری نانو از خصوصیات منحصر به فرد نانو مواد، که ابعاد آنها بین 1 تا 100 نانومتر می باشد، برای تولید دستگاهها، اجزا و سیستم های در مقیاس نانو استفاده می کند. در طی سالهای اخیر امیدواری وجود دارد که برنامه های کاربردی فناوری نانو و محصولات نانو منجر به ایجاد محیطی پاکتر و سالم تر گردد. اما علیرغم اینکه همیشه اثرات مثبت فناوری نانو در نظر گرفته می شود، این فناوری اثرات و جنبه های منفی از جمله افزایش آلودگی محیط زیست بواسطه شکل نامشخص، اندازه و ترکیبات شیمیایی نانومواد را نیز داراست. استفاده از نانوذرات در برنامه های زیست محیطی منجر به انتشار آنها در محیط زیست خواهد شد و در بسیاری از موارد سبب تولید رادیکالهای آزاد می شوند و سمیت آنها افزایش می یابد.
شواهد نشان می دهد که نانو ذرات توسط طیف گسترده ای از انواع سلولهای پستاندران جذب می شوند و قادر به عبور از غشاهای سلولی و وارد شدن به سلول هستند. همچنین نانو موادی که امروزه به صورت تجاری تولید می شوند، می تواند به DNA انسان خسارت بزنند و تاثیر منفی بر عملکرد سلولی گذاشته و نهایتا باعث مرگ سلولی شوند. البته جذب نانوذرات و سمیت آنها به شدت وابسته به اندازه آنها می باشد. علاوه بر نگرانی هایی درباره ایمنی مواد جدید، ساخت آنها نیاز به قابلیتهای پیچیده فناوری، امکانات تخصصی دارد که تنها در کشورهای توسعه یافته وجود دارند.
بنابراین شناخت خطرات استفاده از نانو مواد و هزینه های ناشی از خسارات آنها بسیار مهم و حیاتی می باشد و ارزیابی خطرات ناشی از تجزیه نانومواد، خطرات در سیکل زندگی آنها و خطرات در طی مراحل فناوری، شناخت ساختار شیمیایی و کاهش تولید ضایعات در فناوری برای پیش بینی اثرات مثبت و منفی احتمالی فراورده های نانو لازم است.
مقدمه
فناوری نانو از خصوصیات منحصر به فرد نانو مواد، که ابعاد آنها بین 1 تا 100 نانومتر می باشد، برای تولید دستگاهها، اجزا و سیستم های در مقیاس نانو استفاده می کند - . - 3 مواد در مقیاس نانو از نظر خصوصیات و ویژیگی هایشان از دو نظر با سایر مواد متفاوت می باشند: -1 ذرات در مقیاس نانو دارای نسبت سطح به واحد حجم بزرگتری هستند که عامل مهمی در افزایش مدول مکانیکی و سایر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها می باشد -2 خواص اصلی مواد در مقیاس نانو کمتر تغییر می یابد
زیست فناوری نانو به عنوان راه حل بی سابقه ای برای بسیاری از مشکلات زیست محیطی از جمله تغییرات آب و هوایی، شناسایی آلودگی و پاکسازی آبهای آشامیدنی و محیط زیست ارائه شده است. در سایر موارد از جمله: کاهش مصرف انرژی، صرفه جویی در هزینه مصرف مواد، ضایعات کمتر، مانیتورینگ و حفاظت محیط زیست، کاربردهای بیولوژیکی، کاربردهای پزشکی زیستی، فناوری نانو مورد توجه قرار گرفته است
مزایای فناوری نانو اغلب به صورت اغراق آمیزی مطرح می شوند اما جنبه های منفی این فناوری به ندرت اذعان می شود. با این حال بحث گسترده ای در مورد ایمنی نانوذرات و تاثیر بالقوه آنها بر محیط زیست و موجودات زنده نه تنها در میان دانشمندان بلکه در بین عموم مردم وجود دارد . تولید نانو مواد بطور غیر منتظره ای دارای اثرات زیست محیطی زیادی می باشند و این امر مربوط به محیطهای تولید بسیار تخصصی، فرآیند تولید با مصرف بالای انرژی و آب، بازدهی پایین و تولید ضایعات زیاد، تولید و استفاده از گازهای گلخانه ای متان و استفاده از مواد شیمیایی سمی و حلال هایی مانند بنزن
فناوری نانو و محیط زیست
حفظ و بهبود کیفیت آب، هوا، خاک بطوریکه زمین قادر به حمایت انسان و پایداری سایر موجودات باشد یکی از بزرگترین چالشهای زمان حاضر است. امید بزرگی است که برنامه های کاربردی فناوری نانو و محصولات نانو منجر به ایجاد محیطی پاکتر و سالم تر گردد. و بواسطه ارائه راه حل های برای کاهش مصرف انرژی، آلودگی و انتشار گازهای گلخانه ای اثرات انسان بر محیط زیست را بهبود بخشد.
کمبود آب هم از نظر کمیت و هم کیفیت به خصوص در کشورهای در حال توسعه تهدید بزرگی برای رفاه حال مردم می باشد. امید است که نانوتکنولوژی در فراهم سازی آب پاکیزه برای این کشورها از طریق روش کارآمد و ارزان نقش مهمی بازی کند. فناوری های نانو تجاری قابل دسترس و یا در حال توسعه برای تصفیه آب شامل نانو غشاها، نانومش ها، نانوفیلترها، نانو لوله ها، نانو سرامیک ها، خاک رس، نانو جاذب های زئولیت و نانو کاتالیست ها می باشند، اما بسته به تکنولوژی مورد استفاده این روش ها عملکرد مشابه با روش های مرسوم دارند.
نانو ذرات دارای سطح مقطع بیشتری نسبت به مواد معمولی هستند که سبب خسارت بیشتری به بدن انسان و محیط زیست می شوند. آسیب های بالقوه زیست محیطی از طریق فناوری نانو به شرح ذیل خلاصه می گردد:
- نیاز به انرژی زیاد برای تولید نانو ذرات که نهایتا باعث افزایش مصرف انرژی می گردد.
- انتشار مواد سمی و نانو مواد پایدار که منشا آلودگی و آسیب های زیست محیطی می باشند
- سرعت بازیابی و بازیافت پایین
- پیامد های زیست محیطی سایر مراحل سیکل زندگی آنها مشخص نمی باشد
- عدم وجود مهندسین آموزش دیده و کارگران باعث نگرانی های بیشتر می گردد.
علاوه بر نگرانی هایی درباره ایمنی مواد جدید، ساخت آنها نیاز به قابلیتهای پیچیده فناوری، امکانات تخصصی دارد که تنها در کشورهای توسعه یافته وجود دارند. در این ارتباط پروژه ای در بنگلادش با استفاده از ابزار موثر و مقرون به صرفه برای کاهش باکتری وبا در آب محلی انجام شد. در این آزمایش پارچه های قدیمی ساری - جهار مرتبه تا شده بودند - را مورد آزمایش قرار داد و ثابت کرد روش ساده و مقرون به صرفه ایست که موفق به حذف 99 درصد باکتری وبا از آب شد. در حالیکه نانوتیمارهای تصفیه آب علاوه بر اینکه منجر به تصفیه نمک ها و برخی از مواد آب می شوند، تکنولوژی دور از دسترس مردم محلی می باشند.
استفاده از نانوذرات در برنامه های زیست محیطی منجر به انتشار آنها در محیط زیست خواهد شد. راههای اصلی ورود نانو مواد سمی و مضر در محیط اطرافشان عبارتند از :
- نانو ذرات آب دوست و آب گریز: استفاده از پودر TiO2 برای پوششی جهت کاهش اثرات هوازدگی اخیرا مورد توجه بسیاری از محققیقن قرار گرفته است.ایوانا فینگولی و همکاران - 2009 - درباره ورود این نانوذرات به دلیلی خاصیت آب دوستی شان به محیط زیست اظهار نگرانی کردند
- تحرک آلاینده ها: نانو ذرات قادر به اتصال به سایر آلاینده ها می باشند و به محیطهای حساس از قبیل
محیط های آبی منتقل می شوند . - 6 - برای مثال زباله های هسته ای در فاصله یک مایلی از سایت آزمایشگاه هسته ای در طی سی سال دور شدند
- حلالیت: بسیاری از نانو ذرات در آب محلول هستند و به سختی از زباله ها قابل جداسازی می باشند بویژه اگر بگونه مناسبی به کار گرفته نشده باشند.
- دفع: هر ماده و محصول زایدی از جمله نانو مواد می توانند باعث بروز مشکلات و نگرانی های محیطی شوند بویژه اگر بطور مناسبی دور ریخته نشوند.
در مطالعه چرخه زندگی نانولوله های کربنی خان و همکاران - 2008 - دریافتند که پتانسیل کمک به گرم شدن زمین، سوراخ شدن لایه ازن، سمیت برای انسان یا محیط زیست به میزان 100 برابر بیشتر از واحد وزن نسبت به مواد معمولی از جمله آلومینویم، فولاد و پلی پروبیلین می باشد
بوم آلاینده شناسی نانوذرات
نانو مواد نسل جدیدی از مواد شیمیایی سمی را تشکیل می دهند، چون سایز ذرات کاهش یافته است در بسیاری از مراد از نانو مواد رادیکالهای آزاد تولید می شود و همچنین سمیت آنها افزایش می یابد. مطالعه تست لوله - Tube test - نشان داد که مواد نانو که امروزه به صورت تجاری تولید می شوند می تواند به DNA انسان خسارت بزنند و تاثیر منفی بر عملکرد سلولی گذاشته و نهایتا باعث مرگ سلولی شوند.
