РНЦ «Курчатовский институт»

1

РНЦ «Курчатовский институт»

Вопросы безопасности при разработке, производстве, использовании и утилизации

продукции наноиндустрии

Демин В.Ф.начальник лаборатории анализа рискаРНЦ «Курчатовский институт»

Ежегодная конференция НОР, 14, 15 октября 2010 г.

2

Актуальность НИР по «нанобезопасности»

Существуют потенциальные риски для здоровья человека и окружающей среды от производства и использования некоторых наноматериалов; Знания об этих рисках и способах обращения с ними недостаточны; С развитием НТ и расширением использования наноматериалов риск увеличивается; количество нанотехнологий, наноматериалов и способов их использования растет быстрее, чем возможности компетентных организаций проводить их анализ; Существует опасность несанкционированного использования НТ и их продуктов в опасных целях (терроризм, производство оружия массового поражения и др.); Серьезную опасность представляют субмикронные частицы в атмосфере, источником которых являются традиционные производства, автомобили, природные процессы.

С 2004 г. было подготовлено более 50 национальных и международных обзоров относительно возможных рисков развития нанотехнологий (НТ) и использования наноматериалов.

Их выводы:


3


Референтный список наноматериалов• фуллерены, • углеродные нанотрубки,• наночастицы углерода, серебра, железа, оксида титана, оксида церия, оксида алюминия, оксида цинка, диоксида кремния, • наноглины,• дендримеры, • квантовые точки;• специфические биоагенты.

С 2004 г. было подготовлено более 50 национальных и международных обзоров относительно возможных рисков развития НТ и использования наноматериалов.

Их выводы (продолжение):


4


Необходимы для поддержки принятия решений и действий по: техническим и организационным защитным мерам, разработке нормативно-правовых документов (нормы безопасности и др.), санитарно – гигиеническому мониторингу и защите, медицинским мерам защиты здоровья, гидрометеорологическому мониторингу и др.

Востребованность результатов НИР


5

Программа НИР по безопасности РНЦ КИ

1. Разработка физических методик и приборов для детектирования и дозиметрии НЧ/НМ.

2. Исследования фармакокинетики/токсикокинетики НЧ/НМ в живых организмах и процессов переноса и накопления потенциально опасных НЧ/НМ в объектах окружающей среды.

3. Развитие средств защиты от воздействия НЧ/НМ.

(продолжение на следующем слайде)

Основные направления НИР


6


4. Развитие и применение средств оценки и анализа риска воздействия НЧ/НМ на человека и окружающую среду.

5. Исследования по проблеме защиты нанотехнологий и наноматериалов от несанкционированного использования; национальный и международный контроль за нераспространением опасных нано-, нанобиотехнологий и наноматериалов.

6. Информационно-аналитическое обеспечение НИР по проблемам безопасности нанотехнологий и использования наноматериалов.

Основные направления НИР (продолжение)


7


Организация и ресурсы выполнения НИР

Тема 3.5 Тематического плана НИР РНЦ КИ «Безопасность нанотехнологий и наноматериалов»


Лаборатория анализа риска

ИЯР

Исследователь-ский реактор

(ИР-8)

Отдел охраны природы УЭБТ

Ин-т молекулярной

физики

8


Организация и ресурсы выполнения НИР

Внешние ресурсы


1. Участие в федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2011 годы»

комплексный проект«Создание проектов нормативно-правового и

методического обеспечения комплексной системы безопасности в процессе исследований, освоения,

производства, обращения и утилизации наноматериалов в Российской Федерации»

2. Проект МНТЦ № 3547

и др.

9


Организация и ресурсы НИР Внешние связи


Отделы РНЦ КИ

ФМБЦ им. А.И.Бурназяна

ФМБА

НИИ питания РАМН

НИИ ЭЧ ГОС им.

А.Н.Сысина РАМН

МГУфизфак, химфак,

биофак

Уральскиий электрохим. комбинат,Росатом

НПО Луч, Подольск,Росатом

10


1. Разработка физических методик и приборов для детектирования и дозиметрии НЧ/НМ.

2. Исследования фармакокинетики/токсикокинетики НЧ/НМ в живых организмах и процессов переноса и накопления потенциально опасных НЧ/НМ в объектах окружающей среды.


Задачи и результаты


11

Комплекс методик и технических средств для исследований фармако-, токсикокинетики НЧ/НМ

Метод Установки, аппаратураНейтронная активация Исследовательский реактор ИР-8 …

-спектроскопия -спектрометры NOKIA, …

Рентгеновская дифрактометрия, малоугловое рентгеновское рассеяние

Оборудование и аппаратура ИКИ,пучки и аппаратура КИСИ

Мёссбауэровская спектрометрия

Оборудование и аппаратура ИМФ

Фотон-корреляционная спектроскопияЯМР


12

Стабильные и радиоактивные изотопы в методе «меченых атомов»

Исходный стабильный изотоп

Содержание в природной смеси, %

Радиоактивный изотоп (метка) из n-захвата

T1/2,

сут.E ,

кэВ

58Fe 0,28 59Fe 44,5 1099,2; 1291,6

64Zn 48,6 65Zn 244 1115,5

109Ag 48,2 110mAg 250 657,8; 884,7

197Au 100 198Au 2,27;2,7

411,8; 214,9; 97,2

74Se 0,89 75Se 120 136; 264,7; 279,5

В перспективе также Ti, углеродные нанотрубки и фуллерены


13

Нейтронно-активационный анализ и метод «меченых атомов»

Технологическая схема эксперимента

Облучение тепловыми нейтронами в реакторе

Подготовка и введение препарата животным

Гамма-спектромет-

рический анализ

Обработка и представление

результатов

Изготовление биообразцов:

отдельные органы,

биоткани, выделения

Биогенный элемент

Абиоген.элемент

Подготовка препарата

(биоген. элем.)


14

Временная зависимость накопления и вывода цинка (по 65Zn в Бк) в различных органах подопытных крыс после введения в желудочно-кишечный тракт 1мг суспензии наночастиц оксида цинка в воде.

Исследования фармакокинетики НМ

Некоторые результаты


(1 мкг Zn – 50 Бк)

15


3. Развитие средств защиты от воздействия НЧ/НМ Задачи:


Разработка фильтров нового типа (нанофильтров) для сверхвысокой фильтрации наночастиц.

Разработка нанофильтров, дезинфицирующих от микроорганизмов (вирусы, бактерии), на основе наночастиц благородных металлов (Ag, Pd, Pt) и TiO2 , нанесенных на пористую основу.

Разработка диффузионных батарей для анализа размеров частиц по величине их коэффициента диффузии, электрические классификаторы наночастиц по величине их электрической подвижности.

Биологические пробоотборники патогенных наночастиц (вирусы, бактерии и т.п.).

и др.

16


4. Развитие и применение средств оценки и анализа риска воздействия НЧ/НМ на человека и окружающую среду.


Задачи и результаты


17

Развитие средств оценки риска

Современные средства оценки риска:• методика оценки риска, • компьютерные

- базы данных,- расчетные и сервисные программы.

Средства оценки риска для воздействия НМ/НЧ могут быть разработаны с использованием огромного опыта развития подобных средств для других источников вреда (ионизирующее излучение, воздействие вредных химических веществ и др.), накопленного в РФ и за рубежом в течение последних десятилетий.


18

Факторы опасности и примерное время (T ) начала развития средств оценки риска

T, годы Факторы опасности в оценке риска

70-80– ые 20 в.

Ионизирующее излучение

Аварии в промышленности и

на транспорте

Природные катастрофы

80-90– ые

20 в.

Химическое загрязнение среды обитания человека

90-ые 20 в.

Другие физические факторы

Микро-биологические

факторы

Социальные факторы

2000 г. Глобальное изменение климата Нанотехнологии


19

Из опыта обеспечения радиационной безопасности

Роль оценки риска

Изменение со временем дозовых пределов и подходов к ним

0.1

1

10

100

1000

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Предел дозы, мЗв/год

Календарный год

Персонал

Отдельные лицаиз населения

Данные токсикологии,детерминирован. эффекты

Эпидем. исследования оценка риска

200

50

20

5

1


20

Развитие методологии оценки риска

1. Развитие (на базе накопленного опыта) единого подхода к оценке риска для разных его источников, включая воздействие НЧ/НМ

2. Сотрудничество с медицинскими НИИ (НИИ ЭЧ ГОС им. А.Н.Сысина РАМН, ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА, НИИ питания РАМН и др.)

Современное положение (РНЦ КИ)


21

3 уровня методики оценки риска

Общая методика

Частная методика

Упрощенная методика

Любой источник опасности

Конкретный источник опасности


22

Методология оценки риска (1)

общая методика оценки риска, зависимость «доза» – эффект для рассматриваемого

источника риска, полученная в виде повозрастных коэффициентов смертности или заболеваемости;

общегосударственные или региональные медико- демографические данные (МДД).

Развитая частная методика

Расчетная компьютерная система


23

Методология оценки риска (3)

Такая структура методических основ оценки риска в своем полном развитии делает более прозрачными и сравнимыми как частные методики, так и поддержку принятия решений по защитным и прочим мерам от разных источников вреда на основе анализа риска –Реализация принципа гармонизации подходов к оценке опасности и установлению норм безопасности

Необходимость общего методического подхода


24

Специальный показатель риска (для сравнения и нормирования риска):

Регулирование безопасности (1)

Ущерб здоровью человека в потерянных годах жизни, отнесенный к годовой экспозиции (годовой дозе, году

пребывания под риском и т.п.):

= годовая «доза» (экспозиция) ущерб от единицы «дозы» (экспозиции)

Размерность : [год (потеря) /год]

Условно безразмерная величина: потерянная доля года


25

Предложение:универсальные нормы безопасности n

Регулирование безопасности (2)

0.0007 - население n =

0.01 - производственный персонал

Производные (вторичные) нормы безопасности

Основные отраслевые нормы безопасности


26

Основные универсальныенормы безопасности

Промышленная безопасность

Химические вредные

вещества

Нанотехнологии и

наноматериалы Ионизирующее

излучение

Структура установления норм безопасности на единой основе оценки риска

в разных сферах человеческой деятельности

Производные (вторичные) НБ

Основные отраслевые НБ


27

1. Накопленный опыт позволяет разработать современную методику оценки риска для воздействия НЧ/НМ, как и для других вредных факторов, во всех ее необходимых положениях, включая общую методическую часть, переход к частной и упрощенной методикам.

Проблема: внешние входные данные (зависимость «доза» - эффект)

Заключение (1)


28


5. Исследования по проблеме защиты нанотехнологий и наноматериалов от несанкционированного использования; национальный и международный контроль за нераспространением опасных нано-, нанобиотехнологий и наноматериалов.

Круглый стол 15.10.2010


29


1. Координация НИР в разных подразделениях РНЦ КИ

2. Сохранение и поддержка сотрудничества с другими НИИ

3. Координирующая роль секции «Нанобезопасность» НОР

4. …

Условия успешного выполнения НИР по «нанобезопасности»


30

0

20

40

60

80

0 400 800 1200 1600 2000 n(e)

Распределение n(e) населения по возрасту (нормировано на 100000 чел.)

РФ, 1989

РФ, 1999

РФ, 2003

Европейский стандарт

Муж.

Воз

раст

, лет

ye

ar

Базовые величины (1)

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

1. Проблема обеспечения безопасности наноматериалов / нанотехнологий (НТ) для человека и окружающей среды реально существует и актуальность ее возрастает по мере развития НТ.2. В развитых странах эта проблема постоянно находится в поле зрения научной общественности, государственных органов и средств массовой информации.3. Принципы построения системы обеспечения безопасности НТ такие же как в радиационной, химической , биологической безопасности и совместимы с общей теорией рисков безопсности.4. Имеется явный дефицит «входных данных» (зависимостей доза-эффект, эпидемиологических исследований для анализа стохастических эффектов, процессов миграции в окружающей среде…), а также специализированных методик измерений и приборного обеспечения.

РНЦ «Курчатовский институт»

Documents