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去除家产和糊口污水中的纳米粒子

北极星环保网讯:配景常识

什么是纳米粒子(Nanoparticles)?

按照国度纳米技能倡议(National Nanotechnology Initiative,NNI)的说法,“纳米技能就是领略和节制巨细在1到100纳米(nm)范畴内的物质。”因此,纳米粒子(NPs)被界说为巨细约在 1至100纳米的颗粒物质(Vert等,2012)。

为什么要利用纳米粒子?

NP的小尺寸和高外貌积与体积比使其成为诸如医学成像,药物输送,扮装品,打扮,小我私家照顾护士和过滤等很多规模的新颖应用的抱负选择。 今朝,伍德罗˙威尔逊国际学者中心和纳米新兴技能项目(PEN)列出了2000多个纳米质料在20多个国度的消费品,个中银,碳,钛,硅,锌和金是产物中最常用的质料 (Vance等,2015)。 譬喻,银纳米粒子(AgNPs)凡是被纳入举动打扮中,操作其抗菌特性来抑制气味(Ahamed等,2010)。 二氧化钛纳米粒子和氧化锌纳米粒子因其透明的外观,平滑的应用和广谱的紫外线防护,常被用作防晒剂的主要防紫外线剂(Lewicka et al。2013)。

图1-1 粉底中存在的二氧化钛纳米粒子(TiO2 NPs,亮白色点) 样品:Emily C。SEM成像:Laurent H.,Jesse K.

图1-2 防晒剂中存在的氧化锌纳米粒子(ZnO NPs,亮白色点) 样品:Emily C。SEM成像:Laurent H.,Jesse K.

纳米粒子在利用中有什么问题?

当评估NP对情况某人类康健的潜在风险时,Cadmium Telluride powder,应思量两个主要因素:打仗大概性和毒性。 尽量由于纳米技能的相对新颖性,纳米颗粒的恒久效应在很洪流平上是未知的,但很多体外和体内研究指出潜在的负面康健和情况影响。

“风险”的第一部门涉及袒露于NP下的大概性。 按照PEN的说法,NPs是“康健和健身”产物中最常用的 - 占记录产物的42%(Vance等,2015)。 这个类此外一些例子包罗举动装,防晒霜和扮装品。 譬喻,AgNP是抗菌举动织物上常见的涂层(Ahamed等2010); 然而,在人造汗液中造就时,已显示其会从织物中释放(Kulthong等,2010)。 这表白AgNPs在举动进程中大概会脱落,很大概使AgNPs与皮肤打仗。 在扮装和防晒霜(图1-1和1-2)中经常发明TiO 2和ZnO NPs,它们被局部施用而且与人们长时间打仗。 近期的消费品中纳米质料利用量的增加导致了更高的袒露率。

纳米颗粒的小尺寸使它们在消费品中有多种用途,而因其比大型化学品更具回响性,凡是毒性更大。 影响毒性的因素有许多,如构成,外貌特征和形状,但颗粒的巨细好像对毒性有最直接的影响。 在利用大肠杆菌中测试时,当袒露于10nm以下的微波银颗粒下时,毒性会急剧增加(Ivask等,2014)。 在对甲壳类动物,藻类和原活跃物的另一项研究中,CuO纳米粒子显示出比微粒(即0.1微米和100微米之间的粒子)高达5000倍的毒性(Bondarenko等,2013;Vert等,Tin Sulfide powder,2012)。

相识到纳米粒子的巨细与毒性直接相关后,一些研究已经查抄了常用的小(<35nm)NPs对情况和康健的影响。 ZnO纳米颗粒可以抑制常见湿地植物的根系发展(Yin et al。2012)。 黑头鲰(Pimephales promelas)胚胎在袒露于差异浓度的AgNPs后会导致灭亡或经验发展异常(Laban等,Boron carbide powder,2010)。 另外,体外研究报道了NPs对人类细胞的负面影响。 Paddle-Ledinek等人发明含AgNPs的抗菌伤口敷料对皮肤细胞(角质形成细胞)具有细胞毒性; 作者在两者打仗3小时后留意到“无序”的形态学特征而且细胞增殖,保留力和代谢呈现低落(2006)。 徐等人也报道了20纳米的AgNPs大概会对神经元发育造成倒霉影响; 在NPs袒露下低落了早产大鼠神经元的细胞活力并激发了成熟大鼠神经元的变性(2013)。

跟着纳米技能成为我们日常糊口的一个构成部门,纳米质料及其废料将由于处理要领不敷而进入,并且大概已经污染了我们的自然情况。 据预计,在消费品中利用的AgNPs和TiO2纳米颗粒中约有95%会进入废水中(Mueller & Nowack 2008)。 思量到美国大部门家庭都与民众下水道相毗连,Holder等人预计在美国每年有2.7吨AgNPs和229.3吨TiO2进入都市污水处理惩罚厂中(2013年)。

今朝的办理方案

今朝还没有专门划定NPs利用和处理的当局政策,因为世界各地的机构仍然依据现有的大宗化学品准则对其举办打点(Breggin 等,2011)。 然而,最近有研究表白,与大局限化学品对比,NPs的行为有着根天性的差异,且风险明显增加。 在美国,Silver powderCadmium Telluride powder,大型化学品出产每年有100公斤的出产门槛,制造商需要通知环保署其勾当(美国状师协会2006)。 由于纳米质料作为大宗化学品具有差异的性质,这些过期的法令答允很多公司逃避礼貌,向顾主出售含有NP的产物而无需监视(Holder等,2013)。

尽量需要防备NP污染,但今朝的市政污水处理惩罚厂没有专门的措施去除废水中的NP。 相反,纳米颗粒仍在利用传统的处理惩罚较大的颗粒的要领来举办处理惩罚:利用絮凝剂举办沉降。 固然这个进程中可以去除一些纳米粒子,但完整的纳米粒子去除尚未实现。 一项对亚利桑那州污水处理惩罚厂举办监测的研究发明,尽量沉淀过滤对大型集料(72%的去除率)有效,但大大都小型二氧化钛纳米颗粒(41%去除率)仍然可以通过污水处理惩罚厂进入下游的主要水系统中去(Kiser 等,2009)。

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