CC BY
64
РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННЫХ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА.
С.Х.Магидов,
Дагестанский научный центр РАН
Современное развитие цивилизации характеризуется беспрецедентным ускорением научно-технического прогресса. В настоящее время в мире превалирует технологический оптимизм и вера в то, что любые проблемы могут быть разрешены за счёт развития науки и техники. Такая идеология активно внедряется в сознание, прежде всего, элитой промышленно-развитых стран в связи, с чем и создалась ситуация, когда абсолютными приоритетами для подавляющего большинства стран является развитие промышленности, инновационных технологий и особенно нанотехнологий. Возможные негативные последствия и причины и не рассматриваются как вероятные, что не способствует принятию правильных решений. Несмотря на обострение существующих и появления множества новых проблем, нет ощущения того, что человечество предпринимает достаточные попытки для выяснения роли научно-технического прогресса, чтобы оценить его позитивные и негативные последствия сейчас и ближайшем будущем. В ряде стран сворачиваются даже те исследования, которые проводились ранее, и ликвидируются институты, занимавшиеся этим. Так в США ещё с 60-х годов проводились исследования по оценке побочных действий технологических инноваций. В 1972 году был издан закон по оценке техники и создано бюро по оценке техники при Конгрессе США, а в самом Конгрессе был создан Совет по оценке техники, главной задачей которого было раннее предупреждение негативных последствий техники. Но в 1995 году бюро при Конгрессе было закрыто и лидерство в этой области перешло к Германии, которая создало аналогичное бюро при Бундестаге. Согласно директиве Союза немецких инженеров 1991 года: «Техника ... должна отвечать не только технической функциональности, но и критериям экономичности, улучшения жизненного уровня, безопасности, здоровья людей, качества окружающей природной и социальной среды и т.п.». [1] . В СССР изучением подобных проблем занимался Госкомитет по науке и технике и Всесоюзный научно-исследовательский институт системных исследований. В настоящее время эти исследования свёрнуты, а если и появляются иногда отдельные публикации, то они не оказывают существенного влияния на принятие политических решений по данной проблеме.
Наряду с научно-технической оценкой НТП необходима и его этическая оценка, которая включает в себя и моральную ответственность конкретных лиц, принимающих решения по поводу развития технологий, потенциально опасных для здоровья человека и окружающей среды. Этические проблемы НТП должны также регулироваться и системой соответствующих этик: экологической , научной, технологической, медицинской и другими. Необходимо включение в медицинскую и биомедицинскую этики положений, связанных с охраной окружающей среды (ОС) и сохранением природных параметров, обеспечивающих здоровье населения. По существу это означает, что должно быть создано новое направление медицинской этики- экомедицинская этика, которая занималась бы рассмотрением экологических аспектов медицинской этики.
Недооценка побочных негативных последствий НТП уже привела мир на грань экологического кризиса, а учёные алармисты предрекают скорую гибель человечества, если не будет предпринято кардинальных мер по изменению самой парадигмы современной цивилизации. Миру грозит, прежде всего, токсическая катастрофа, связанная с загрязнением окружающей среды, которое приняло к настоящему времени угрожающие размеры. Существенный вклад в загрязнение ОС могут внести и нанотехнологии.
В настоящее время продукты их производств условно можно разделить на несколько типов: наночастицы, наноматериалы, нанофлюиды, нанотрубки, нановолокно и нанопроволока. В перспективе предполагается и производство наноустройств. Ускоренное развитие нанотехнологий и расширение объёмов их производства неизбежно приведёт к поступлению в среду обитания и , прежде всего, в атмосферный воздух значительного количества наночастиц. Возможно, объёмы поступления возрастут на порядки, по сравнению с существующим уровнем. Соответственно увеличится их концентрация в воздухе. Это может создать ряд трудноразрешимых, а , возможно и неразрешимых проблем и, прежде всего, вследствие вредного влияния мелкодисперсных аэрозолей антропогенного происхождения на здоровье человека и других животных. Другой проблемой является, чрезвычайно медленная скорость седиментации наноразмерных частиц под воздействием сил гравитации, а это, соответственно, ведёт к накоплению их в воздушном бассейне. На рис. 1 приведена рассчитанная зависимость скорости седиментации от размера частиц и их плотности для некоторых природных компонентов аэрозоля.
Рис.1. Изменение предельной скорости оседания, в зависимости от плотности и размера частиц
| • вода(р=1,0) —■—кварц(р=2,65)____А гематит (р=5,24) |
Согласно подсчётам, для оседания частиц единичной плотности диаметром 1000 нанометров с высоты 1 км требуется около года, а для частиц, имеющих размер 30 нанометров, почти тысяча лет. А с учётом броуновского движения они могут сохраняться в атмосферном воздухе неограниченно долгое время. Фактически, наноразмерный аэрозоль, особенно его мелкодисперсная фаза, по свойствам представляет собой квазигаз. Мелкодисперсный аэрозоль, поступающий в атмосферу от природных геологических объектов, в ряде публикаций даже называют «геогаз» [2]. Такие свойства позволяют наночастицам перемещаться на громадные расстояния, поэтому проблема загрязнения наноразмерными аэрозолями является международной, глобальной проблемой. И решаться она должна на глобальном уровне. И здесь медики и экологи должны выступить единым фронтом. И дело не должно ограничиться только законотворчеством на национальном и глобальном уровне, а необходимо проведение всесторонних исследований по оценке вредного воздействия наночастиц на организм человека, прогнозирование ситуации с нанозагрязнением в ближайшей и отдалённой перспективе, и разработка методов диагностики и лечения, также специальной медицинской аппаратуры. Затем должно быть организовано их производство на предприятиях медицинской промышленности. Усиленное загрязнение среды наночастицами, потребует разработки и новых методов пылеподавления, и производства специальной аппаратуры, так аэрозоль с наноразмерными частицами не может быть уловлен большинством существующих методов.
В настоящее время уже существует ряд международных конвенций по предотвращению трансграничных переносов: «Конвенция Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН о доступе к информац, по вопросам, касающимся окружающей среды», «Конвенция ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния», «Конвенция ЕЭК ООН об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном аспекте» и другие. Но нужно их ужесточить, добавив положения о нанозагрязнениях, а также добиться того, чтобы они были приняты всеми странами. И инициативы по этому вопросу должны исходить, прежде всего, от медиков и ,особенно, от молодого поколения.
Фактически мелкодисперсная фаза наночастиц будет распространяться по всей атмосфере независимо от того, есть ли в данном регионе выбросы этих частиц и насколько далеко он находится от источников выброса. Причём распространение будет осуществляться не только по горизонтали, но и по вертикали. Об этом свидетельствуют и исследования антропогенного аэрозольного загрязнения Арктики, проведённые в 1970-1980-х годах, которые оказались сопоставимыми с загрязнениями в промышленных городах Ниже приведены уровни загрязнений антропогенными частицами арктической дымки ( сульфаты- до 2 мкг/м3; органические соединения- 1 мкг/м3; сажевый углерод- 0,3-0,5 мкг/м3 ) [3]. Причём было установлено, что аэрозоль распространён не только в тропосфере, но и стратосфере [3].
Содержание в арктическом аэрозоле наноразмерных (50-500нм) и более крупных частиц различного химического состава приведено в таблице 1.
Таблица 1. Содержание в арктическом аэрозоле частиц, антропогенного и естественного происхождения [3].
Состав Содержание мкг/м3
Размеры, нм 50-500 500-5000
Сульфаты 2,21
Вода 1,32 2,04
Сажевый углерод 0,49
Органический углерод 1,40
Другие органич. компоненты 6,61
Компоненты земной коры 0,55
Морского происхождения 1,02
Для сравнения на рис.2. приведено содержание некоторых токсических элементов в выбросах промышленных предприятий г.Новосибирска [4]
- 1;
- 2; Д -3; О
- 4;
Ж
- 5; О
- 6.
Рис.2. Содержание элементов в аэрозольных частицах ( по горизонтали- расстояние в метрах к северу от трубы промышленных объектов) Условные обозначения:
1- окрестности ТЭЦ2; 2- ТЭЦ3; 3- ТЭЦ5; 4- Оловокомбинат; 5- у автодороги; 6- фон.
Из графика видно, что доля наночастиц селена в выбросах промышленных предприятий значительно выше, чем кадмия. Такие элементы как селен и кадмий высокотоксичны, и крупные их выбросы, особенно в мелкодисперсной форме несут серьёзную угрозу здоровью человека. Некоторые предельно-допустимые концентрации высокотоксичных соединений приведены в таблице 2.
Вещество Показатель Значение, мкг/м3
селеноксид ПДКм.р 0,1
ПДКс.с 0,05
Ртуть и его соединения ПДКс.с 0,3
Свинец и его соединения ПДКс.с 0,3
Никель и его соединения ПДКс.с 0,2-1,0
Хлорид железа ПДКс.с 4,0
Бериллий ВДКа.в 0,01
3,4 - бензпирен ПДКм.р 0,15
ПДКс.с 0,001
ПДКм.р - Предельно допустимая концентрация- максимально-разовая ПДКс.с - Предельно допустимая концентрация- среднесуточная
ВДКа.в - Временно допустимая концентрация - ориентировочный, безопасный уровень воздействия для атмосферного воздуха[5] .
А ПДК некоторых полихлорированных бифенилов, дибензофуранов, диоксинов и других соединений может быть на порядок ниже приведённых значений. Они образуются при производствах, связанных с галогенированием, при обработке в химической промышленности хлорированных углеводородов и их сжигании. Значительные количества этих соединений могут образовываться при сжигании бытового мусора, а также при пожарах в лесах , обработанных хлорорганическими пестицидами.Существует огромное количество канцерогенных соединений, действие которых проявляется при очень низких концентрациях. Они уже и в настоящее время поступают в среду обитания в количествах, представляющих реальную угрозу здоровью и даже жизни человека, особенно в долговременной перспективе. Широкое внедрение нанотехнологий в промышленное производство и массовый выпуск продукции на их основе , неизбежно приведёт к поступлению в среду обитания наночастиц в количествах, на порядки превышающих современный уровень.
Даже в относительно слабо загрязнённых районах доля наночастиц в атмосферном воздухе высока. Исследования, проведённые на Куршской косе в 1984-86 гг. показали, что среднемесячная концентрация частиц аэрозольного углерода d < 500 нм составила 5 мкг/м3[6] А в работах [7,8] было показано, что в континентальном аэрозоле средняя массовая концентрация которого составляет 35 мкг/м3 , причём в частицах радиусом г< 5 содержится 15-30% сульфатов. А в другой работе, отмечалось, что основная масса сульфатных частиц имеет радиус, не превышающий 1 мкм [3]. Масштабы загрязнения уже сейчас достаточно велики. Ещё в 80-х годах среднегодовое количество антропогенных органических аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу, достигало 30 Мт, что даже несколько превышает среднегодовую продукцию органических аэрозолей естественного происхождения (примерно 26 Мт/год). При этом около половины органического вещества конденсируется на частицах размером менее 1000 нм. [3]. А глобальный выброс антропогенными источниками летучих
органических соединений, которые могут в результате физико-химических превращений превращаться в наночастицы, составляет 88 Мт/год[3].
Такие масштабы загрязнений неблагоприятно отражаются на качестве окружающей среды и ведут к росту заболеваний, в том числе, и пульмонологических.
В медицине известен целый ряд заболеваний бронхо-лёгочной системы, вызываемый воздействием пыли. Это-различные виды пневмоканиозов, пневмосклерозов и пневмоциррозов, вызванных воздействием производственной пыли. Силикозы и силикатозы- вызываются воздействием соединений кремния, а антракозы в результате систематического вдыхания каменноугольной пыли. Воздействие пыли соединений алюминия вызывает алюминоз, а соединения бериллия - бериллиоз. Но существует целая группа пневмопатий- заболеваний, связанных с патологическими процессами неясной этиологии. Возможно, многие из них вызываются воздействием именно аэрозольных частиц различного химического состава и размерности, и в настоящее время пока не дифференцируются. Но ускоренное развитие нанотехнологий приведёт к усилению загрязнения атмосферного воздуха, что может вызвать целый ряд новых заболеваений, таких как: феррозы^е), плюмбозы (Pb), кадмозы (Cd), селенозы (Se) и другие.
Медицина профилактическая и медицина экологическая должны решить свою главную задачу-разработку и осуществление широких санитарно-оздоровительных мероприятий по предупреждению заболеваний и сохранению здоровья населения на достаточном уровне, учитывая новые вызовы цивилизации, в том числе и связанные с бурным развитием нанотехнологий. В этой области только международная кооперация и глобальное сотрудничество может помочь ослабить остроту проблем. Необходимо осознание на самом высоком уровне опасности грозящей человечеству от неконтролируемого развития НТП. Уже сейчас необходимо формирование новой стратегии развития, базирующейся на новых принципах. Но самое главное в зависимости от принципов, положенных в систему, глобального взаимодействия будет зависеть и само состояние биосферы и судьба человечества. Необходимо провести углубленный анализ на научной основе позитивных и негативных последствий глобализации,
Но на современном этапе для выхода из надвигающегося глобального кризиса необходимо резкое изменение в технологической политике главных мировых держав. А для этого необходима новая концепция технологического развития, основными признаками которой должны стать: создание единой иерархической технологической системы, включающей в себя множество циклических подсистем низшего уровня на основе малоотходных технологий; сокращения количества технологий; замедление темпов технического прогресса и т.д.
И, именно, молодые врачи и их организация «Сообщество молодых врачей и организаторов здравоохранения (SOMVOZ)» должна активно подключиться к решению задач, поставленных в данной публикации, , потому что отрицательные последствия развития нанотехнологий могут стать для них одной из главных проблем в ближайшей перспективе.
Литература
1. Научно-технический прогресс//Глобалистика. Энциклопедия. М..2003. С.662- 670.
2. Алёхин Ю.В, Лапицкий С.А., Макарова М.А., Мухамадиярова Р.В., Карпов Г.А., Кузьмин Д.Ю. Геохимическое значение аэрозольного переноса//Вестник Отделения наук о Земле. 2009, № 1.
3. Аэрозоль и климат. Л., Гидрометеоиздат, 1991. С. 194- 196, 221, 228, 230.541с
4. Артамонова С.Ю., Лапухов А.С.Экспериментальное исследование минерально-геохимического состава аэрозолей г. Новосибирска//Вестник Отделения наук о Земле. 2009, № 1.
5. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно- допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л., Химия, 1985. 528 С.
6. С.Армалис С., Ника А. Распределение аэрозольного углерода в различных фракциях частиц фонового аэрозоля//Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.,1990, вып.6. с.90-95
7. Ferman M.A., Wolff G.T., Kelly N.A. The nature and sources of naze in the Shenandoah Valley/Blue Ridge Mountain areas.-J. Air Pollut. Contr.Assoc., 1981, vol.31, p.1074-1082.
8. Flowers E.C., McCormick R.A., KurfisK.R. Atmospheric turbidity over the Unated States, 1961-1966. - J. Appl. Met., 1969, vol.8, p. 955-962.
9. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2009. Т. 11. № 4.
10. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2008. Т. 10. № 4.
11. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2007. Т. 9. № 4.
12. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2006. Т. 8. № 4.
13. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2005. Т. 7. № 4.
14. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2004. Т. 6. № 4.
15. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2003. Т. 5. № 4.
16. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2002. Т. 4. № 1.
17. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2001. Т. 3. № 1.
18. Сборник научных тезисов и статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2000. Т. 2. № 1.
19. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2009. Т. 11. № 12.
20. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2008. Т. 10. № 12.______________
Материалы X международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» РУДН, Москва
21. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2007. Т. 9. № 12.
22. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2006. Т. 8. № 12.
23. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2005. Т. 7. № 12.
24. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2004. Т. 6. № 12.
25. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2003. Т. 5. № 12.
26. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2002. Т. 4. № 1.
27. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2001. Т. 3. № 1.
28. Электронный сборник научных трудов «Здоровье и образование в XXI веке». 2000. Т. 2. № 1.
