納米的大麻煩

呂 靜

一個美麗的夏日,你穿上耐污短褲和防臭登山襪,咽下能提升活力的配方能量飲料,涂上厚厚的一層防曬霜,啟程到森林里去散步。你知道嗎?你這樣做也許是在毒害自己。回到家以后,你急忙跑去淋浴,并把衣服扔到洗衣機里,你這樣做也許是在毒害環(huán)境。

防曬霜、能量飲料和高科技衣料大都屬于用納米材料制造的消費品,它們是在原子和分子水平上生產(chǎn)的:含有二氧化鈦的防曬霜,是一種超微顆粒的普通紫外線隔離劑;除異味的襪子是用殺菌的銀原子制造的;而能量補充劑的生產(chǎn)廠家鼓吹服用納米溶液具有驚人的保健效果,這一說辭卻完全沒有經(jīng)過有效性或安全性測試。至于新奇的耐污衣服,生產(chǎn)廠家甚至不會告訴你衣料里有什么納米材料。

問題不僅在于作為消費者的你不知道自己所用的產(chǎn)品成分,更大的問題是,在納米水平上,化學(xué)物質(zhì)的活動方式發(fā)生了很大的變化。而且,就算世界一流的納米科學(xué)家也不知道,人體和環(huán)境中到底有哪些納米粒子。

如今,納米技術(shù)這一快速成長的全球性行業(yè),基本上沒有任何規(guī)范。環(huán)保倡導(dǎo)者和獨立科學(xué)家認(rèn)為我們需要趕在風(fēng)險之前行動,而不要等到問題出現(xiàn)時,那樣就為時已晚了。一些人呼吁暫停最危險的納米產(chǎn)品,也有一些人說我們僅僅需要更多的研究。大家都擔(dān)心,一項強大的新技術(shù)的出現(xiàn)會有大量意想不到的結(jié)果。

納米材料存在于食品、化妝品、服裝、玩具和許多其他日常用品中。當(dāng)試圖管理它們的時候,我們卻不能回答最基本的問題:使用納米材料的都有哪些公司?這些公司在什么地方?使用的是什么種類的納米材料?含量是多少?這些具有潛在危險的成分有多少會散發(fā)到大氣、水源或土壤中?會不會進入我們的飲食?諸如此類的問題迄今還無從回答。

為了更好地了解納米風(fēng)險,今年2月,美國政府出資在馬里蘭州貝塞斯達(dá)舉辦了一個研討會,會議的主題是:人類與納米材料環(huán)境暴露的評估。與會者提出了一些尚沒有答案的問題。羅格斯大學(xué)的環(huán)境科學(xué)家保羅.里奧(Paul Lioy)負(fù)責(zé)主持“人類暴露于納米材料”的話題,他非常直截了當(dāng)?shù)卣f,“這基本上是一塊處女地,人類急需盡快回答這些問題。”

“納米熱”背后的風(fēng)險

納米不再是新鮮事物,新的納米技術(shù)能夠制造和操縱極其細(xì)微的材料,將其變成量子點、球狀的巴克球和圓柱形的碳納米管。這些經(jīng)過改造的納米材料具有非比尋常的性質(zhì),比如,它們的顏色會發(fā)生改變、能變?yōu)閷?dǎo)體或能夠穿透細(xì)胞壁。這些納米材料有很多用途:碳納米管是由只有1個原子厚度的石墨薄膜卷曲而成,它非常輕,而且強度極高,可用在高端的網(wǎng)球拍和自行車框架中。納米銀可用作從顏料到牙膏再到泰迪熊玩具幾乎所有物品的抗菌劑。將納米金屬氧化物混入陶土和涂料,能使材料更為耐用。

雖然沒有通用的定義,“納米”一詞一般包括了從1納米到100納米的材料。1納米是1米的10億分之一,或者比一根人類頭發(fā)細(xì)5萬到10萬倍。

納米技術(shù)能為我們帶來巨大的潛在利益,而另一方面,這一令人激動的新奇材料也經(jīng)常會顯示出其黑暗的一面。現(xiàn)在,對納米技術(shù)潛在危害的早期研究已經(jīng)揭示出其危險跡象。當(dāng)然,處理納米材料的工人面臨著最大的風(fēng)險。但是消費者也值得關(guān)注,尤其是像化妝品、食品和營養(yǎng)補充劑,這些都是直接進入人體的。而且當(dāng)具有潛在毒性的納米材料被沖進下水道并進入水流和土壤的時候,人們有理由擔(dān)憂,環(huán)境也受到了損害。

然而,現(xiàn)在對納米技術(shù)的研究還是側(cè)重于其如何造福人類和讓企業(yè)獲利,而不是納米技術(shù)的缺點與不利方面。美國每年對納米研究投資的15億美元中,只有1%～2.5%是用于研究環(huán)境、健康和安全風(fēng)險的。更糟的是,各國都并沒有決定需要解答哪些問題,也不清楚當(dāng)獲得答案之后能用這些答案來做些什么工作。

新的納米職業(yè)病

自17世紀(jì)意大利醫(yī)生伯納迪諾.拉馬齊尼(Bernardino Ramazzini)開創(chuàng)了職業(yè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之時,研究人員一直在查找可能給工人帶來新病的工作場所。從被氨煙霧熏瞎的看門人,到從皮膚吸收了致癌煙灰的掃煙囪工人,工人們總是最先得病,而且病得最重,因為他們每天都密集地接觸毒物。同樣,大部分納米健康和安全的研究也一直集中在納米材料造成的工作環(huán)境的危害上。如果雇主愿意合作,研究人員可以了解工人們使用的是什么材料,這些材料的數(shù)量和形式以及所處的條件。然后,他們才能用實驗動物模擬這些暴露的情形。

去年,英國的研究人員報告說,當(dāng)形似石棉纖維的、細(xì)長又筆直的納米管被注射到小白鼠體內(nèi)時,造成與石棉一樣的損害。當(dāng)然,工人并不會用碳納米管扎自己。但是,今年一個由美國國家職業(yè)安全和健康研究所所做的后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)小鼠吸入碳納米管時,這些微小的管子從動物的肺部遷徙到肺周圍組織——這正是由石棉引起的罕見癌癥——間皮瘤的常見部位。納米材料導(dǎo)致麻煩的原因之一,就是它們小到了足以逃避機體的防御系統(tǒng)。在羅切斯特大學(xué)的一項叫做“超細(xì)污染”的研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),這些偶然進入人體的納米粒子可以穿過血腦屏障,直接進入大腦的嗅球。其他的研究則證實,納米粒子可以穿透肺部的最深處,從那里,它們可以進入血流或各種器官。

基于這樣的證據(jù),歐盟的職業(yè)健康和安全機構(gòu)在今年3月發(fā)布了一份專家報告,指出納米粒子是對工人的新的頭號威脅。在美國,美國國家職業(yè)安全和健康研究所已經(jīng)發(fā)表了一個指導(dǎo)性文件,建議雇主要避免讓工人暴露于納米材料中——比如,可以使用密封設(shè)備并以通風(fēng)設(shè)施減少粉塵和煙霧。

保羅.里奧警告說:“假如你使用了能夠釋放出納米的材料,你每一次呼吸,每動一下,它們都會釋放出來。”里奧是羅格斯大學(xué)的環(huán)境科學(xué)家,他在研討會上的演講題目是:“辨別工業(yè)過程到工業(yè)品和消費品所包含的納米材料對一般人群的暴露問題。”他指出,目前,還沒有針對一般人群是否和怎樣暴露于納米材料的研究。

雖然工人們處在納米暴露的前線,里奧告誡人們不要忽視消費者的暴露。他宣稱,消費者之中至少有3億人會接觸到納米材料。若納米材料是嵌入在像電腦鍵盤這樣的硬質(zhì)表面之下,問題還不大。但像服裝和化妝品這樣的日常用品卻讓人擔(dān)憂。這些產(chǎn)品的消費者就像籠罩在團團灰塵之中,就是說,每當(dāng)我們活動的時候,納米粒子都會從我們使用的保濕面霜或耐污衣服中松脫出來。

沖進下水道的納米

一個受到關(guān)注的主要環(huán)境問題是,當(dāng)人們洗衣服、洗頭或洗澡時,納米材料隨水流進入下水道后會發(fā)生什么?它們會不會損害水生生物?會干擾廢水處理嗎?

通過查看兩種用在防曬霜、涂料和其他產(chǎn)品中的納米金屬氧化物——二氧化鈦和氧化鋅對細(xì)菌的影響,美國俄亥俄州托萊多大學(xué)的土木工程教授辛迪?格魯?shù)?Cyndee Gruden)正在解決后一個問題。她指出:這種金屬氧化物可能對微生物有毒,從而抑制真菌、霉菌和其他不潔之物。但是,當(dāng)這些納米金屬到達(dá)污水處理廠的時候,它們也可能損害有益菌,并且會分解業(yè)界稱之為“生物淤泥”的成分。

格魯?shù)钦f,“這些粒子的行為非常復(fù)雜,當(dāng)你將納米粒子放入環(huán)境時,你應(yīng)該知道它會有什么樣的行為,但是我們卻沒有做到這一點。”

在非營利性組織“新興納米技術(shù)計劃”保存的一份清單中,有超過800種消費品在廣告中宣稱使用了納米技術(shù),而納米銀是迄今為止被查出使用最多的一種材料。

在去年發(fā)表的一項研究中,亞利桑那州立大學(xué)的研究生特洛伊.本(Troy Benn)從網(wǎng)上購買了含有納米銀的襪子,然后在實驗室中模擬洗滌這些襪子,他發(fā)現(xiàn),一些襪子僅僅洗上很少幾次,其中大部分或所有的納米銀就沒有了。

一個消費者、健康和環(huán)境組織的聯(lián)盟去年提交了一份請愿書,要求在更多安全性研究完成以前,環(huán)保署強制暫停納米銀產(chǎn)品。環(huán)保署已經(jīng)給亞利桑那州的研究人員撥款,用于調(diào)查各種納米材料和廢水中生物淤泥之間的交互作用。

誰來監(jiān)管納米風(fēng)險?

在美國,環(huán)保署已經(jīng)成為納米監(jiān)管的領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)。但是,與納米材料“可能的風(fēng)險”進行較量,他們迄今還沒有采取實質(zhì)性的行動。在一個自愿的納米材料管理項目中,環(huán)保署要求各公司提交其所用納米材料的資料。結(jié)果,很少有公司這樣做,有的公司將大量數(shù)據(jù)當(dāng)作商業(yè)秘密而扣住不報。今年3月,環(huán)保署開始要求碳納米管生產(chǎn)商提交“制造前申報”,這是《有毒物質(zhì)控制法》規(guī)定的。加利福尼亞州正在要求碳納米管制造商將其環(huán)境、健康和安全試驗數(shù)據(jù)上交州政府,并正在考慮對納米金屬氧化物的制造商提出同樣要求。

但環(huán)保署并不是美國唯一負(fù)責(zé)納米材料的機構(gòu)。化妝品、防曬霜、食品和飲料都屬于食品和藥物管理局( FDA )的管轄范圍——這些大約占到新興納米技術(shù)計劃消費品目錄的30%。然而,根據(jù)兩名前機構(gòu)官員在2008年所作的報告,FDA很少有納米食物添加劑安全性的檢測設(shè)施。環(huán)保組織“地球之友”呼吁對納米食品強制加標(biāo)簽,而對含有納米材料的化妝品,在證明其安全之前暫停上市。

另一些國家的監(jiān)管機構(gòu)目前正在采取更為謹(jǐn)慎的做法,有的已制定、通過了針對納米的法規(guī)來保護環(huán)境和人的健康。

但是,對于納米材料,人們還有很多擔(dān)憂。在今年2月貝塞斯達(dá)的研討會上,哈佛大學(xué)的工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家羅伯特.赫里克主張全力搜集與納米有關(guān)的可能的疾病信息。他說,20世紀(jì)30年代,石棉工業(yè)曾經(jīng)歷過類似的困難。可是,當(dāng)時的行業(yè)高層決定對這件事保持沉默,赫里克遺憾地說,如果他們選擇走另外一條路,“歷史將會是多么地不同!”★