2014-05-11

Силікатна безпека

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Азбест

При словосполученні "шаруватий силікат" в пам'яті відразу ж виринає неприємне слово "силікоз" - хронічне захворювання легенів у шахтарів та інших робітників, які працюють у запорошених приміщеннях. Очевидно, що при розкладанні тари з нанокомпозиту з пластинками монтморилоніту буде утворюватися пил, який складається з цих пластинок, більш-менш щільно обмотаних обривками молекул полігідроксибутирату. Навряд чи, розпорошені по лісі, продукти розкладання пластикової пляшки здатні заподіяти якусь шкоду: полімер досить швидко розкладеться на воду і вуглекислий газ, а глина - вона і є глина. Цим запропоноване вченими рішення вигідно відрізняється від альтернативи - змішати при виготовленні плівки пластик, що розкладається і пластик, який не розкладається: перший порозкладається, а другий перетвориться в полімерний пил, і сміття ніби зникне, хоча насправді воно лише подрібниться і довгі роки буде присутнім у навколишньому середовищі.

Однак біорозкладний нанокомпозит починає розкладатися відразу після виготовлення, і помітні кількості нанопилу будуть присутні і в місцях виробництва тих же прохолодних напоїв, і на складах продукції, і у великих торгових центрах, не кажучи вже про їжу в біорозкладній тарілці. Сам полігідрокисбутират абсолютно біосумісний, а отже, нешкідливий. А як щодо наночастинок монтморилоніту?

Сам монтморилоніт здавна застосовується у вигляді гончарної або сукновальної глини, у своєму природному вигляді не шкідливий. Більше того, адепти глинолікування (є й такий напрямок народної медицини) вважають, що найкорисніше вживати всередину саме монтморилонітову глину. Однак у нанокомпозитах використовують пластини нанометрової товщини. Це змушує задуматися: не секрет, що основа нанотехнології - кардинальна зміна властивостей речовини при переході до нанорозмірів. Цілком можливо, що це може бути як корисним, так і шкідливим. Як себе поводять інші силікати з нерівновісною формою частинок? 

Найбільш шкідливий серед них - азбест. Під цією назвою об'єднана група силікатів, здатних розщеплюватися на найтонші волокна. Саме з цією осоьбливістю вчені і пов'язують здатність азбестового пилу викликати найнебезпечнішу форму силікозу - азбестоз.

Досконало механізм дії азбесту не виявлений. У свій час вважалося, що гострі волокна ушкоджують тканини, але ця гіпотеза не підтвердилася, оскільки не вдалося знайти зв'язок між ступенем ушкодження легенів і розміром волокон азбесту. Згодом виникла думка, що в усьому винна кристалічна структура, властива найбільш небезпечному виду азбесту - хризотілу, а також велика площа поверхні його тонких волокон: прожарювання хризотілу переводить його у форстерит, що суттєво знижує агресивність цієї речовини. Передбачається також, що агресивність азбесту пов'язана з утворенням ненасичених іонних зв'язків на поверхні частинок при їхньому розщепленні. Крім того, володіючи великою поверхнею, цей матеріал добре сорбує шкідливі домішки, в тому числі канцерогенні, наприклад іони важких металів (вони потрапляють туди з нержавійки при розмелі мінералу) або поліциклічні ароматичні вуглеводні. Можливо, за канцерогенність азбесту відповідає ця обставина, а можливо, і особливості кристалічної будови. Найнеприємніше те, що азбест викликає хвороби не тільки легень, а й шлунково-кишкового тракту, а його дрібні волокна здатні проникати зі шлунку в кров і потім відкладалися по всьому організму. Великі ж, завдовжки більше п'яти мікрон, застряють в бронхах.

Нанопластини, а тим більше равновісні наночастинки - це не нановолкна, в тканину вони проникають набагато гірше, а отже, і шкоди від них треба чекати набагато меншої. Справді, всі інші силікати не такі небезпечні, принаймні, вони не володіють канцерогенною дією. Відкладення їхнього пилу викликає лише локальне ураження легень, так званий фіброз, при цьому всі вони набагато менш агресивні, ніж чистий діоксид кремнію, тобто кварц. Тому розповімо докладніше про поведінку цієї речовини у легенях.

В основі його дії лежить здатність ушкоджувати макрофаги - клітини імунної системи, які повинні поглинати і утилізовувати чужорідні об'єкти. З ушкодженої частинкою кварцу макрофагу виділяється спеціальний фактор, який стимулює синтез фібробластами сполучної тканини - колагену. Причому якщо макрофаг руйнується з якоїсь іншої причини, цей фактор не утворюється. Причина імовірно полягає в тому, що на поверхні частинки кварцу є вільні силанольні групи: вони вступають в електроно-обмінну взаємодію з фосфоліпідами на поверхні клітини і порушують проникність клітинної мембрани. Можливо, що й сама частинка кварцу, будучи напівпровідником, здатна служити каталізатором ферментативних процесів на поверхні клітини. Також не виключено, що макрофаг гине вже після того, як він поглинає частку кварцу, і ця загибель пов'язана з порушенням окислювально-відновлювальних процесів. Як би там не було, розпад макрофагів стимулює утворення нових клітин цього типу, і врешті-решт в місцях скупчення пилу утворюються рубці. При дотриманні сучасних методів охорони праці на запорошених виробництвах силікоз може розвиватися десятиліттями, хоча є і особливо чутливі люди, здатні захворіти за кілька років роботи. А ГДК за даними на 1977 рік становила 1-4 мг кварцового пилу в кубічному метрі повітря приміщення. Це набагато більше, ніж загальний вміст пилу в міському повітрі - менше 0,5 мг/м3.

Корисно ці дані порівняти з інформацією про силікати. Так, олівін викликає силікоз, причому в не дуже важкій формі при тривалій роботі у приміщенні з вмістом до 1000 мг на кубічний метр. Слюда, склад якої (у вигляді мусковиту і вермикуліту) найбільш близький до монтморилоніту, також призводить до захворювання при тривалій, протягом чверті століття, роботі з нею. Є закономірність: чим менше в мінералі вільного кварцу, тим менш небезпечним він виявляється.

З наведених даних випливає, що до проведення випробувань нанопластин монтморилоніту на біобезпеку варто поставитися з усією серйозністю, щоб, по-перше, в черговий раз не отримати замість перемоги науки серйозну проблему: на виготовлення упаковки йде 41% об виробництва полімерів, а значить, і об’єм пилу, що утворюється буде вимірюватися аж ніяк не кілограмами і не тоннами. А по-друге, краще заздалегідь знайти відповіді на питання, які неминуче поставлять супротивники прогресу.

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus