Производство наноматериалов: потенциальные риски и пути их снижения

Материалы, разработанные на основе наночастиц, обладают уникальными характеристиками, например, высокими каталитическими и адсорбционными свойствами, химической активностью и механической прочностью. Помимо поиска новых наноматериалов, улучшение качества продукции достигается и за счет модификации наночастицами уже существующих и широко используемых материалов и изделий. Поэтому использование нанотехнологий является одним из самых перспективных и развивающихся направлений науки и техники. Уже начат выпуск наноматериалов на основе нанопорошков металлов и сплавов, оксидов кремния (титана, железа, сурьмы, алюминия и пр.), ряда карбидов. Углеродные нанотрубки широко применяются более 10 лет в различных областях промышленности.

Имеются экспериментально подтвержденные данные о токсичности наночастиц для человека и других живых организмов [1, 2]. В связи с этим развитие нанотехнологий требует исследования негативных последствий влияния наноиндустрии на человека и окружающую среду и принятия мер по обеспечению безопасности населения и территорий.

Целью данного исследования являются рассмотрение потенциальных опасностей, связанных с производством и использованием нанотехнологий, и предложение путей их снижения, повышения безопасности человека (населения) и объектов природной среды Российской Федерации (далее — РФ).

Потенциальные опасности, связанные с использованием нанотехнологий, и основные пути их снижения

При производстве и использовании наноматериалов можно выделить следующие потенциальные опасности:

токсическое действие на производящих их работников и на население;

высокая реакционная способность, взрыво- и пожароопасность некоторых из них;

неблагоприятные изменения при попадании в окружающую среду (на производстве, переработке и их утилизации).

Эти опасности от внедрения нанотехнологий можно продолжать и далее, если учесть социальные (например, безработицу за счет перепрофилирования предприятий на высокотехнологичное производство нанопродукции, возможность использования новых технологий террористическими организациями), экономические (появление новых товаров, изменение мировой финансово-экономической системы) и прочие аспекты.

Эти опасности отличаются рядом специфических свойств:

более высокие реакционные способности по сравнению с макроскопическими веществами;

способность проникать в клетки и вмешиваться в генетические процессы [2], оказывая токсическое воздействие на все живые организмы;

отличие процессов их биотрансформации от превращений макрочастиц того же химического состава [2];

невозможность их улавливания и обезвреживания в окружающей среде с помощью существующих систем очистки сточных вод и газообразных выбросов;

отсутствие полного контроля над их производством и использованием;

недостаточность информации по опасности их использования;

эпизодичность исследований по их влиянию на человека и природную среду;

отсутствие единой базы данных по их производству в РФ.

Следовательно, необходимо анализировать риски, связанные с производством и использованием наноматериалов. Один из алгоритмов анализа риска представлен на рис. 1.

Рис. 1. Основные этапы анализа риска технологий наноматериалов

При выборе методов анализа риска обычно учитываются сложность рассматриваемых объектов, наличие ресурсов и необходимых исходных данных.

Можно выделить статистические и аналитические методы оценки рисков. Статистические методы анализа данных о неблагоприятных событиях (авариях, негативных воздействиях на здоровье работников), произошедших на похожих предприятиях, не подходят для анализа рисков, возникающих на производственных объектах при использовании нанотехнологий, потому что отсутствует весомая база данных. Поэтому можно использовать один из аналитических методов оценки — метод диаграмм Каору Исикавы [3], основанный на определении наиболее существенных взаимосвязей между причинами и последствиями в исследуемой ситуации. Множество причин возникновения аварийной ситуации на техногенном объекте, производящем наноматериалы, можно свести к пяти основным элементам (рис. 2):

ошибки работников;

отказы оборудования;

физико-химические трансформации исходных и получаемых наноматериалов;

Рис. 2. Диаграмма причин и последствий событий

отклонение от технологического регламента производства;

внешние причины (природные и техногенные катастрофы).

При этом некоторые ошибки работников и отказы оборудования в системе риск-менеджмента прогнозируемы, могут быть оценены в рамках различных методов (логико-графические, анализ вида и последствий отказов и пр.), а значит, могут быть учтены. Мониторинг прогнозирования стихийных бедствий в Российской Федерации позволяет учесть внешние причины рисков. Поэтому риски, связанные с внешними воздействиями, ошибками работников и отказами оборудования, могут быть в целом снижены до приемлемого уровня.

В результате оценки компонентов диаграммы (рис. 2) установлено, что самыми малоизученными вследствие своей новизны, а, следовательно, плохо предсказуемыми, являются причины, связанные с наноматериалами и нанотехнологиями.

В Российской Федерации одним из эффективных механизмов управления является государственное регулирование деятельности. Поэтому для обеспечения гражданской безопасности в области производства и использования наноматериалов предлагается использовать именно этот механизм. Перспективным представляется обязательное создание технологических регламентов производства наноматериалов и товаров, изготавливаемых с использованием нанотехнологий [4]. При этом не исключаются методы общественного контроля над деятельностью предприятий, использующих нанотехнологии, например, общественная экологическая экспертиза.

В области обеспечения безопасности при производстве и использовании наноматериалов можно выделить несколько направлений:

изучение воздействия наночастиц на здоровье человека и оценка рисков для здоровья человека, исследование влияния наночастиц на природную среду с учетом возможных биотехногенных трансформаций (оценка экологических рисков), оценка воздействия наночастиц на техносферу (например, расчет рисков отказов оборудования при воздействии наночастиц).

Наибольшее количество исследований проводится в области оценки рисков наноиндустрии для здоровья человека. С 2007 года в России усилен государственный контроль состояния продукции, полученной с использованием нанотехнологий и содержащей на- номатериалы [5—6]. Юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям, производящим и импортирующим данную продукцию, рекомендовано указывать в информации для потребителей сведения об их использовании при изготовлении продукции. А при предоставлении документов для проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы продукции необходимо представлять сведения об использовании нанотехнологий или наноматериалов с подтверждением их безопасности для человека. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека разработаны методические рекомендации и методические указания по оценке безопасности наноматериалов [5—17]. В стадии разработки находятся нормативные правовые документы, которые содержат требования к создаваемому банку данных по безопасности применения наноматериалов. Подготовлено руководство по составлению паспорта безопасности наноматериалов.

Таким образом, можно говорить о частичном ведомственном регулировании обращения наноматериалов на территории РФ. Кроме того, регулярно появляются публикации о токсичности наноматериалов [1, 2, 18]. Тем не менее, эти данные не носят системного характера и не позволяют получить общую, объективную оценку рисков использования наноматериалов. Необходимо продолжить исследования в этой области, в том числе по систематизации уже накопленного материала.

Исследования в области экологической безопасности наноматериалов носят эпизодический характер в связи с отсутствием единого подхода к оценкам такого рода и недостаточностью исходных данных для расчетов рисков.

Особую значимость приобретает вопрос обеспечения противоаварийной безопасности производств, использующих нанотехнологии. Поэтому исследования в области оценки техногенных рисков при использовании наноматериалов весьма актуальны.

В связи с тем, что многие вопросы безопасности были решены в рамках международных договоров (конвенций), можно предположить, что и проблема опасностей, связанных с нанотехнологиями, также может быть успешно разрешена усилиями международного сообщества. Страны Евросоюза и США в этом вопросе продвинулись значительно дальше, чем другие страны. Причинами этого явились широкое внедрение в этих странах нанопродукции и социально-политическая активность граждан.

В качестве примера следует привести опыт Евросоюза в правовом регулировании наноиндустрии. Основой национального законодательства стран, входящих в Евросоюз, является использование стандартов ISO (International Standard Organization) [19—32], разработкой которых занимается специально созданный Технический комитет по нанотехнологиям. Стандарты разрабатываются с привлечением мировых научно-исследовательских организаций, проходят многократные согласования и апробации перед утверждением. Особенностью данных стандартов по сравнению с российскими регламентирующими документами является комплексное рассмотрение всего цикла обращения с наноматериалами на предприятии. Например, ISO/TR 12885:2008 содержит информацию по предупреждению неблагоприятных последствий для здоровья и безопасности работников предприятия и потребителей в процессах производства, хранения, использования и ликвидации промышленных наноматериалов.

В российском законодательстве отсутствуют документы, позволяющие контролировать весь цикл производства нанотехнологичной продукции.

Для снижения рисков при производстве наноматериалов можно использовать и возможности сертификации. Система сертификации ГОСТ Р включает системы обязательной сертификации, добровольной сертификации и декларирования соответствия. Перечень товаров и услуг, которые могут повлиять на безопасность людей и подлежат обязательной сертификации, утвержден Постановлением Правительства РФ от 1 декабря 2009 г. № 982. Указание на обязательность сертификации наноматериалов отсутствует. Тем не менее, остается возможность добровольной сертификации по ГОСТ Р или сертификации по международным стандартам. Например, возможно введение системы риск-менеджмента нанотехнологий в общую систему менеджмента предприятия, что позволит снизить санитарно-гигиенические, экологические и техногенные риски при обращении с наноматериалами до приемлемого уровня.

Заключение

Развитие наноиндустрии, как и угрозы производства и использования наноматериалов, стали объективной реальностью. Сделать выбор производства и использования безопасных наноматериалов позволит анализ безопасности полного цикла нанотехнологичной продукции: от момента производства до утилизации. При этом основной задачей производителей наноматериалов и товаров на их основе должно быть снижение рисков до приемлемого уровня.

Основными задачами государственных структур в сфере наноиндустрии являются совершенствование нормативно-правовой базы и эффективности контроля безопасности наноматериалов для населения и окружающей среды на фоне эффективного использования достижений наноиндустрии.

В целях эффективного обеспечения безопасности при обращении с наноматериалами в РФ предлагается:

совершенствовать нормативно-правовую базу Российской Федерации с целью гармонизации с международным законодательством (стандартами ISO);

разработать государственные технологические регламенты (стандарты) на производство наноматериалов и товаров, изготавливаемых с использованием нанотехнологий;

внедрить систему сертификации наноматериалов и товаров на их основе;

стимулировать исследования в области безопасности наночастиц и наноматериалов;

обеспечить государственный, производственный и общественный контроль над производством и использованием нанотехнологичной продукции;

координировать деятельность и объединять усилия государственных структур, коммерческих предприятий, научного сообщества и общественности с целью обеспечения безопасности наноиндустрии.