納米微粒可以安全操控

納米技術在工業領域的應用漸成熱點，市場空間也很大，與此同時，納米微粒的安全問題也成為業界關注的焦點，日前，聯邦環保局的一則報道便引發了關于納米技術在工業應用中的風險問題的討論。

本文介紹了納米微粒的檢測方法以及對納米微粒的安全研究，試驗表明，納米微粒是可以安全操控的。

德國與美國、日本及韓國是當前納米工業技術領域內全球的領導者。聯邦德國這一研究的良好態勢得益于擁有優秀的研發基地，以及推行技術革新的化學企業與全球性工業用戶之間的良好聯系。

一般說來，經濟發展對納米技術在工業中的應用有很高的期望值。Evonik公司與BASF公司正在合作開發納米技術應用的項目，該項目協調員Markus Pridoehl 博士總結說：“按照不同的研究報告的估計，納米工業技術終端產品的市場潛值預計到2015年可達5000億至30000億美元”。 而此產業最重要的環節是產品的安全問題，以及需要開發應用新的方法和程序，以適應這些超細微粒的特殊情況和進行結構計算。

超細微粒的檢測

在大多數情況下，金屬氧化物的納米級材料都是在密封的設備中進行制備和分裝的，特殊情況下還要引入輔助性設備，例如局部抽氣裝置以及采用測量儀器來檢測微粒的輻射，同時注意外部環境的影響。納米顆粒物的濃度與產品本身的生產無關，在一個發煙的空間，1cm3中就含有大約100萬個微粒，而在一條繁忙的街道上，1cm3的空間也含有約10萬個微粒。應用最廣的測定納米級粒子數的方法是粒子計數器 CPC。采用這一方法可以測出微粒的數目，但不能測定微粒的大小（可能介于10~1000nm之間）或其化學組成。檢測系采用光散射法，CPC法經常帶有前置的分級器。掃描式微移動粒徑分析儀SMPS是用于測量粒徑10~350nm之間微粒大小的常用儀器，此外，該產品還可以對顆粒進行分類，并直接給出微粒在測量范圍內的粒徑分配圖像。

為了對大于100nm的微粒及其聚合體進行在線化學分析，可以采用氣溶膠質譜法。而離線分析方法可采用電子顯微鏡（TEM/REM）來測定其大小、形態和微粒結構。BASF公司微粒技術和顆粒物檢測技術開發項目組長Bernd Sachweh 教授介紹說：“為了制備既定目標產物，我們運用了一種聚焦離子輻射技術，簡稱FIB。所采用的3D-TEM即三維透射電子顯微鏡，就是在BASF研發過程中付諸應用的”。另外采用了一種涉及微粒元素空間分配解析的材料分析方法——能量離散X-熒光分析法，但是此法只能在有限的條件下進行。納米氣溶膠進樣器（NAS），可以讓1~1000nm之間的微粒，以平行于掃描式微移動粒徑分析儀的方式，在三維透射電子顯微鏡的格子上離析出來，然后采用TEM/EDX（三維透射電子顯微鏡/能量離散X-熒光分析法）就其形態和元素組成進行鑒定。

壽命很短的納米粒子

依照定義，納米粒子均小于100nm且各方面具有高度活性。也就意味著，它們在制備過程中作為中間產物而產生，而在該過程中，還能互相反應結合成較大而穩定的聚合物。Evonik 公司無機材料產品安全部負責人Rudolf Weinnand 博士解釋說：“初級納米粒子是借助于化學鍵互相結合的，其聚合物則是通過范德華力形成微米級凝聚物，因而這種特殊的微粒行為帶來的風險是很小的”。利用三維透射電子顯微鏡，可以清晰地證實這些位于火焰反應器中短短幾毫秒內所生成的聚合物和微米級凝聚物。

關注納米微粒的安全

全球首次微粒測量是碳黑工業2000年在國際工業協會（ICBA）的支持下進行的。測量結果表明：在正常的生產企業里，工作場地的微粒濃度近似或小于其環境空氣中的濃度，而且并未測到制造納米微粒（至少是原級）時產生的顯著輻射。盡管如此，工業界還是在聯邦教育和研究部的支持下加強了有關的安全研究。

在NANOCARE項目中，2006年3月~2007年7月，化學工業企業會同大學和研究所對納米粒子的聚合物和微米級凝聚物的行為以及這些形成物的穩定性進行了研究。在此基礎上，該項目還借助于改良的材料作為基準物質，對微粒和氣溶膠的測量方法進行了比較。

與此同時，工業界還進一步參與了其他具有類似目標的項目，例如Nanosafe II（納米安全項目II）、Nanoderm（皮膚對超細粒子的阻礙作用）、Tracer（示蹤劑）。國際標準化組織（ISO）和德國工業標準（DIN）正在各自地進行有關勞動保護測量方法的標準化，包括取樣、樣品制備、監控以及標準材料等。