Экологический менеджмент

Продолжение табл. 7.11

261

8. МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

8.1. Моделирование транспорта наночастиц в Швейцарии

Рассмотрим результаты компьютерного моделирования транспорта трех наиболее распространенных видов наночастиц (Ag, TiO2 и УНТ), представленные в докладе швейцарских ученых Б. Новак и Н. Мюллер. Наночастицы Ag и TiO2 наиболее широко представлены в потребительских товарах: серебро обладает противомикробными, противогрибковыми и другими полезными свойствами, а оксид титана производится в больших количествах для использования в самоочищающихся, необрастающих, противомикробных покрытиях и красках, а также в косметических средствах как поглотитель УФ. (Только в Австралии имеется более 300 зарегистрированных солнцезащитных продуктов, содержащих наночастицы TiO2.) В качестве третьего изучаемого материала были выбраны нанотрубки.

В модели использовались следующие исходные данные:

•оценки объемов мирового производства;

•концентрации наночастиц в различных продуктах;

• выход наночастиц из продуктов и параметры потоков в окружающую среду (от установок для сжигания отходов, мусорных свалок и/или установок для очистки сточных вод) и между ее областями (воздух, почва, вода).

Рассмотрен весь цикл использования продуктов, содержащих наночастицы, – от производства до утилизации. Модель такого типа обычно применяется в определении воздействия химических продуктов.

Сделали оценку риска для трех областей окружающей среды – воды (реки и озера), воздуха, почвы в Швейцарии (рис. 8.1). Было рассмотрено два сценария – реалистичный (RE – realistic), основанный на имеющейся информации, и предполагаемый

263

(HE – high exposure), основанный на оценках, предполагающих наличие более высоких концентраций. Результаты сравнивались с величинами, которые, по данным токсикологических исследований, не вызывают негативных эффектов (PNEC – predicted noeffect concentration). Риск выражался как отношение прогнозируемой концентрации в окружающей среде PEC (PEC – predicted environmental concentrations) к PNEC. Материалы, для которых это отношение меньше единицы, считаются безопасными.

Для анализа использовались параметры, представленные в табл. 8.1.

Рис. 8.1. Возможное распределение наноматериалов

вокружающей среде

Втабл. 8.2 приведены величины PEC, полученные для двух сценариев (RE и HE).

Как видно из табл. 8.2, величины PEC для УНТ являются

самыми низкими (хотя при росте производства ситуация может измениться). Содержание в воздухе всех трех типов наночастиц мало. Наночастицы серебра и оксида титана в основном находятся в воде и почве, при этом содержание наночастиц Ag в 20– 200 раз ниже, чем TiO2. УНТ в воду практически не попадают.

264

Таблица 8.1

Параметры, использованные при моделировании транспорта наночастиц в Швейцарии

265

Продолжение табл. 8.1

266

Окончание табл. 8.1

На основе полученных величин РЕС теперь можно определить, какие наночастицы и где представляют наибольший риск

(табл. 8.3).

Таблица 8.2

Прогнозируемая концентрация наночастиц (PEC) в окружающей среде

267

Таблица 8.3

Оценка риска (PEC/PNEC) в окружающей среде

Примечание. Н/о – не определен из-за отсутствия экотоксикологических данных.

Результаты моделирования показывают, что в настоящее время УНТ не представляют риска для окружающей среды. Основная часть продуктов, содержащих нанотрубки, или идет в повторный цикл, или попадает в установки для сжигания мусора, где УНТ вприсутствии кислорода сгорают практически полностью (температура в установках примерно 850 °С). А вот отношение PEC/PNEC для наночастиц TiO2 в воде приближается к единице илидажебольшенее, чтоуказываетнаналичиезначимогориска.

Это предварительные результаты, не учитывающие процессы трансформации, деградации, биоаккумулирования наночастиц. Не учтены выбросы из мест производства. Тем не менее результаты оценивают риск и могут служить отправной точкой для последующих исследований, в которых будут более полно отражены специфические свойства наночастиц. В 2008 году были представлены результаты исследований, проведенных учеными Швейцарского государственного института технологии города Цюриха. В связи с увеличением использования наночастиц серебра в товарах ежедневного применения, особенно в пластиках и текстильной продукции, оценивалось попадание и распределение их в окружающей среде. На рис. 8.2 показано попадание рассматриваемого вещества в окружающую среду на различных этапах его использования.

268

•70 м3 сточных вод с одного человека образуется в год;

•85 % населения Европы служит источником поступления сточных вод на очистные сооружения;

•активный ил содержит 24 мг серебра на 1 кг массы;

•эффективность удаления серебра составляет 94 %;

•концентрация соответствует 255 т серебра в год;

•145 т серебра в год попадает в почву.

в которой выделены отдельно движущиеся водные массы (В1), застойная вода (В2), осадок и постоянные отложения (рис. 8.3).

Рис. 8.3. МодельраспределенияконцентрацийнаночастицсеребравРейне:

растворенные и частично твердые фракции; только растворенные фракции; только твердые фракции

При оценке изменения концентрации наночастиц серебра вдоль течения реки для трех возможных вариантов содержания вещества в одной среде (максимального, среднего и минимального) с учетом рассмотренной модели было выявлено ее увеличение (рис. 8.4).

270