برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۸/۰۱/۳۱ تا ۱۳۹۸/۰۲/۰۶

مقالات مرتبط
اخبار مرتبط
آمار مقاله
  • بازدید کل ۱,۴۹۶
  • بازدید این ماه ۱
  • بازدید امروز ۱
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۳۹
  • قبول شدگان ۲۹
  • شرکت کنندگان یکتا ۳۳
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۲
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 2

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

سم‌شناسی نانومواد در آبزیان، مقدمه تدوین استانداردهای زیست‌محیطی فناوری نانو

همراه با توسعه روزافزون فناوری نانو، توجه به مسائل بهداشتی، ایمنی و زیست‌محیطی مرتبط با این فناوری در‌ حال افزایش است. یکی از مقاصد نهایی مواد نانویی و نانومواد رهایش‌یافته از کالاهای نانویی، بوم‌سازگان‌های (ecosystems) آبی هستند که این مواد می‌توانند تأثیرات منفی بر آبزیان ساکن این بوم‌سازگان‌ها بگذارند. اگرچه کالاهای نانویی قبل از ورود به بازار نیازمند دریافت مجوزهای مختلفی در‌ رابطه با ویژگی‌های نانومتری و ویژگی‌های نانوپدید (nano-enabled) و نانوبهبود (nano-enhanced) هستند، امّا دریافت مجوزهای زیست‌محیطی و تعیین درجه خطر سمیّت این مواد برای محیط زیست کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از‌ طرفی یکی از مقدمات تدوین استانداردهای زیست‌محیطی فناوری نانو، انجام مطالعات سم‌شناسی و تعیین درجه سمیّت نانومواد در آبزیان است. این مقاله به اهمیت انجام مطالعات سم‌شناسی نانومواد در آبزیان و استانداردسازی این مطالعات می‌پردازد.
1- مقدمه
اگرچه تعاریف متعددی برای فناوری نانو وجود دارد، امّا به‌طورِ‌خلاصه این فناوری عبارت است از دانش دست‌کاری مواد در مقیاس مولکولی و اتمی. امروزه فناوری نانو در زمینه‌های گوناگونی همچون کالاهای مصرفی، صنایع نوین، پزشکی، محیط زیست، انرژی و ارتباطات و فناوری اطلاعات کاربرد دارد. در 18 اکتبر 2011، کمیسیون اروپا تعریف جدیدی را به تصویب رسانید که بر اساس آن نانومواد عبارت‌اند از مواد طبیعی تولید‌ شده به‌صورت اتفاقی یا ساخت دست بشر، که حاوی ذراتی به‌صورت آزاد (unbound)، انبوهه (aggregate) یا کلوخه (agglomerate) بوده (شکل 1) و از ‌نظرِ توزیع اندازه، دست‌کم 50 درصد ذرات آن حداقل در یک بُعد دارای اندازه‌ای بین 1 تا 100 نانومتر باشند [1]. در موارد ویژه همچون مسائل مربوط به بهداشت و سلامت، ایمنی و محیط زیست، از نظر شرط توزیع اندازه، حتّی موادی که 1 تا 50 درصد آن‌ها بین 1 تا 100 نانومتر باشند نیز در حیطه نانومواد قرار می‌گیرند [1].
filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1- حالات مختلف ذرات نانو در ارتباط با یکدیگر
در سال‌های اخیر فناوری نانو در ایران و جهان با روند فزاینده‌ای در‌حال رشد بوده است و در بسیاری از زمینه‌های علمی، پژوهشی و صنعتی کاربرد گسترده‌ای یافته است، به همین دلیل تولید انبوه و صنعتی نانومواد از مدت‌ها پیش شروع شده و در‌ حال حاضر نیز روز‌به‌روز نانومواد جدیدی با ویژگی‌ها و کاربردهای نوین متولد می‌شوند. آمار به‌دست‌ آمده از مطالعه بازار در 30 کشور جهان نشان می‌دهد که تعداد محصولات مصرفی انسان که در آن‌ها از نانومواد استفاده شده است، تنها طی سال‌های 2005 تا 2013 بیش از 30 برابر افزایش یافته است و پیش‌بینی می‌شود که این تعداد در سال‌های آینده نیز با روند سریعی افزایش یابد [2]. بر‌ اساس پیش‌بینی‌ها، بازار محصولات محتوی نانومواد تا سال 2015، از ارزشی معادل 1 تریلیون دلار برخوردار خواهد بود [3]. اگرچه تولید و استفاده از نانومواد گوناگون در سطح جهان پیوسته در‌حال افزایش بوده است [4]، امّا هنوز اطلاعات کافی در مورد تأثیرات سمیّت نانومواد به‌ویژه اثرات آن‌ها بر محیط زیست و خصوصاً بر موجودات آبزی اندک است. با گسترش روز‌افزون فناوری نانو و کاربرد نانومواد در زمینه‌های مختلف، نگرانی‌های زیادی در‌ خصوص خطرهای احتمالی ناشی از رهایش این مواد به محیط زیست به وجود آمده است. در یک مطالعه تخمین زده شده است که از 260000 تا 309000 تُن نانومواد تولید‌شده در جهان در سال 2010، 0/4 تا 7 درصد آن وارد محیط‌های آبی شده است [5]. بر‌ این‌ اساس، شناخت اثرات احتمالی این مواد بر موجودات آبزی دارای اهمیت زیادی خواهد بود.
واژه بوم‌سم‌شناسی (ecotoxicology) برای اولین بار در سال 1969 توسط Rene Truhau بدین‌صورت تعریف شد: ”شاخه‌ای از علم سم‌شناسی که در مورد تأثیرات سمی ناشی از آلاینده‌های طبیعی یا ساختگی بر اجزای جدایی‌ناپذیر بوم‌سازگان، جانوران (شامل انسان)، گیاهان و میکروب‌ها بحث می‌کند“ [6]. این شاخه از علم، شامل بوم‌سم‌شناسی زیستمندان آبزی (aquatic ecotoxicology) و بوم‌سم‌شناسی زیستمندان خاکزی (terrestrial ecotoxicology) است. بوم‌سم‌شناسی آبزیان عبارت است از بررسی اثرات مواد شیمیایی طبیعی یا ساخت بشر بر روی زیستمندان آبزی اعم از تک‌سلولی یا پرسلولی و به‌صورت انفرادی یا در اجتماعات زیستی [7]. نانو‌سم‌شناسی (nanotoxicology) عبارت است از بررسی اثرات سمی نانومواد بر موجودات زنده. بر‌اساس تلفیق این تعاریف، نانو‌سم‌شناسی آبزیان (aquatic nanotoxicology) شامل بررسی اثرات سمی نانومواد بر زیستمندان آبزی، اعم از باکتری‌های آبزی، جلبک‌های تک‌سلولی و پر‌سلولی، پلانکتون‌های جانوری، نرم‌تنان، سخت‌پوستان، دوزیستان، ماهی‌ها و غیره است (شکل 2).
filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2- راه‌های رویارویی آبزیان با نانومواد وارد‌شده به بوم‌سازگان‌های آبی
بسیاری از ویژگی‌هایی که باعث می‌شوند مواد نانومتری نسبت به مواد بزرگ‌تر واکنش‌پذیر‌تر باشند (شکل 3) و خصوصیات مطلوبی از خود نشان دهند، در‌عین‌ حال می‌توانند سبب بروز خطراتی برای انسان و محیط زیست شوند [8]. هدف از نانوفناوری سبز (green nanotechnology) توسعه فناوری‌های پاک برای به حداقل رساندن خطرات بالقوّه انسانی و زیست‌محیطی مرتبط با نانومواد و تولیدات حاصل از آن‌ها و جایگزینی محصولات فعلی با تولیدات نانویی جدیدی است که در طول دوره عمر خود سازگاری بیشتری با محیطِ‌زیست داشته باشند. در این راستا یکی از پیش‌نیازهای نیل به اهداف مورد نظر نانوفناوری سبز، انجام پژوهش‌های جامع سم‌شناسی بر روی نانومواد است که یکی از جنبه‌های آن انجام مطالعات نانو‌سم‌شناسی بر روی آبزیان است.
filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3- رابطه اندازه ذرات با میزان واکنش‌پذیری آن‌ها
اگرچه تاریخچه علم نانو‌سم‌شناسی و به‌ویژه نانو‌سم‌شناسی آبزیان بسیار کوتاه است، امّا در سال‌های اخیر بسیاری از کشورهای جهان با شتاب قابلِ تحسینی این مطالعات را آغاز کرده‌اند؛ با‌ این‌ حال قابلیت سمیّت بسیاری از نانومواد هنوز به‌خوبی شناخته نشده است و هم‌زمان با بررسی مزایای استفاده از نانومواد، ارزیابی خطرات ناشی از آن‌ها نیز باید مورد توجه قرار گیرد. سؤالی که در اینجا مطرح است این است که مطالعه سمیّت نانومواد در آبزیان چه کاربردی در پیشبرد فناوری نانو و در‌ نهایت بهبود زندگی انسان خواهد داشت؟ در پاسخ به این سؤال می‌توان گفت که در بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان، یکی از الزامات صدور مجوز تولید و عرضه هر نوع ماده شیمیایی به بازار، انجام آزمایش‌های بسیار دقیق جهت سنجش مخاطرات زیست‌محیطی و درج نتایج حاصله به‌صورت برچسب ”طبقه‌بندی خطر (hazard classification)“ بر روی بسته‌بندی آن ماده است (شکل 4). با‌ توجه‌ به تولید روز‌افزون نانومواد و از‌ طرفی ویژگی‌های خاص مواد نانو نسبت به سایر مواد شیمیایی، بررسی دقیق درجه سمیّت آن‌ها به‌منظور ارائه اطلاعات ایمنی مورد نیاز به مصرف‌کنندگان بسیار ضروری است. اگرچه در کشور ما نیز کمیته فناوری نانو سازمان غذا و داروی وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، مسئولیت تدوین دستورالعمل‌های لازم و صدور مجوزهای بهداشتی برای محصولات مبتنی بر فناوری نانو که با سلامت انسان سر و کار دارند را به عهده دارد، اما متأسفانه ظاهراً تاکنون اخذ مجوزهای زیست‌محیطی، لازمه صدور مجوز ورود مواد نانو به بازار کشور ما نبوده است. همچنین با‌وجود‌ این که به‌تازگی ایجاد ساز‌و‌کار برای اعطای نشان نانو با عنوان ”نانو نماد“ به‌منظور اعتبار‌بخشی به محصولات حوزه فناوری نانو مورد توجه قرار گرفته است و زیرساخت‌های مورد نیاز برای پیاده‌سازی نظام اعطای نشان نانو با همکاری ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و سازمان ملّی استاندارد در‌ حال ایجاد است، اما متأسفانه در کنار الزام تولیدکنندگان و واردکنندگان نانومواد و نانو‌کالاها به اثبات ادعای ویژگی‌های نانومتری و برتری خواص کالای خود در مقایسه با محصول غیر‌نانومتری، رعایت استانداردهای زیست‌محیطی در این رابطه مورد توجه قرار نگرفته است. امید است در آینده با برنامه‌ریزی‌های بیشتر و بهتر در این زمینه، تمام تولید‌کنندگان و وارد‌کنندگان محصولات نانویی، ملزم به ارائه گواهی‌نامه انجام آزمایش‌های بوم‌سم‌شناسی از آزمایشگاه‌های معتمد مربوطه، درج نتایج حاصله در برگه اطلاعات ایمنی (Safety Data Sheet (SDS)) و همچنین نصب برچسب طبقه‌بندی خطرات زیست‌محیطی بر روی محصولات خود گردند. در همین راستا حمایت از ایجاد آزمایشگاه‌های معتمدی که قادر به انجام آزمون‌های سم‌شناسی نانومواد بر روی آبزیان باشند ضروری است.
filereader.php?p1=main_1534b76d325a8f591
شکل 4- نمونه‌هایی از علائم مندرج بر روی برچسب‌های ”طبقه‌بندی خطر“ به‌منظور نشان دادن سمی بودن ماده برای زیستمندان آبزی
رایج‌ترین روش کاربردی در راستای تعیین مخاطرات زیست‌محیطی مواد مختلف و از‌ جمله نانومواد، استفاده از آزمون‌های سم‌شناسی حاد و مزمن بر روی موجودات آبزی مانند ماهی‌ها، سخت‌پوستان (معمولاً دافنی) و جلبک‌ها است. به‌منظور انجام هر یک از این آزمون‌ها، رهنمودهای استانداردهای بین‌المللی مختلفی توسط سازمان‌هایی همچون Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) ، American Society for Testing and Materials (ASTM) و Environmental Protection Agency (EPA) تدوین و ارائه شده است. پس از انجام هر یک از این آزمون‌های سم‌شناسی، نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از ”سامانه هماهنگ‌شده جهانی طبقه‌بندی و برچسب‌زنی مواد شیمیایی (Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals)“ یا GHS تحلیل و ماده مورد نظر، از‌نظرِ سمیّت طبقه‌بندی می‌گردد. از‌ طرفی شکافی که در رابطه با مطالعات سم‌شناسی نانومواد در آبزیان وجود دارد، عدم وجود دستورالعمل‌های استاندارد ویژه برای بررسی سمیّت مواد نانویی در آبزیان است و پایه و اساس بیشتر مطالعاتی که تا به امروز در این زمینه انجام شده است، روش‌های استاندارد رایجی است که برای مواد شیمیایی غیر‌نانویی وجود داشته است. از‌ طرف دیگر پژوهشگران این عرصه معتقدند که دستورالعمل‌های مورد استفاده برای مواد شیمیایی مرسوم، به‌تنهایی پاسخگوی نیاز آن‌ها برای انجام آزمایش‌های سم‌شناسی نانومواد نیستند؛ به‌عنوان مثال در بررسی سمیّت یک ماده نانویی (مثلاً نانوذرات نقره)، تفاوتی که با شکل غیر‌نانویی همان ماده (مثلاً نیترات نقره) وجود دارد این است که برخلاف حالت غیر‌نانویی، شکل نانویی در محیط آبی محلول نیست (به حالت کلوئیدی یا تعلیق (suspension) است) و تمایل زیادی به ته‌نشین شدن در محیط آبی، کلوخه شدن، انبوهه شدن و حتّی تبدیل شدن به حالت یونی دارد که تمام این اتفاقات می‌تواند ویژگی‌های سمی نانومواد بر آبزی مورد مطالعه را به‌شدت تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل هم‌اکنون پژوهشگران در سراسر دنیا به دنبال استانداردسازی روش‌های بررسی سمیّت نانومواد در بوم‌سازگان‌های آبی به‌منظور طبقه‌بندی مخاطرات زیست‌محیطی این مواد هستند. در همین راستا در سال 2005 کمیته ویژه‌ای تحت عنوان کمیته تخصصی فناوری نانو (International Organization for Standardization/Technical Committee 229 (ISO/TC 229 Nanotechnologies)) در سازمان بین‌المللی استاندارد تشکیل گردید که یکی از وظایف آن تدوین استانداردهای ویژه زیست‌محیطی برای نانومواد است (جمهوری اسلامی ایران نیز از ابتدا عضو اصلی این کمیته بوده است). در همین راستا در سال 1394 پیشنهاد تدوین یک استاندارد بین‌المللی با عنوان ”ارزیابی سمیّت نانومواد در دریاچه‌های آب شور با استفاده از آرتمیا“ از سوی کمیته فنی ISIRI/TC 229 به سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) ارسال و در مرداد همان سال با اکثریت آرا به تأیید کشورهای عضو رسید و به‌عنوان پروژه جدید تدوین استاندارد در درگاه (portal) سازمان بین‌المللی استاندارد ثبت شد [9]. در استاندارد مذکور، روش جدیدی برای ارزیابی ایمنی زیست‌محیطی نانومواد با استفاده از یک گونه آبزی آب شور به نام آرتمیا (Artemia) (شکل 5) ارائه شده است که براساس همکاری مشترک اساتیدی از دانشگاه‌های ایران و کره جنوبی انجام می‌شود. با‌توجه‌به خلأ‌های موجود در این عرصه در سطح ملّی و بین‌المللی، فرصت‌های بسیار ارزشمندی برای پژوهشگران ایرانی وجود دارد که در تدوین استانداردهای مربوطه با پژوهشگران سایر کشورها همکاری کرده یا حتّی در این زمینه پیش‌قدم باشند.
filereader.php?p1=main_15de21c670ae7c3f6
شکل 5- آرتمیا (نوعی سخت‌پوست)، گونه پیشنهادی به سازمان بین‌المللی استاندارد به‌منظور بررسی سمیّت نانومواد در دریاچه‌های آب شور

filereader.php?p1=main_fae0b27c451c72886
شکل 6- نشان‌واره (logo) سازمان استاندارد ملّی ایران و سازمان بین‌المللی استاندارد
2- بحث و نتیجه‌گیری
مطالعه اثرات سمی نانومواد بر آبزیان از جنبه‌های مختلف بسیار مهم است. اطلاعات حاصل از چنین مطالعاتی علاوه بر کاربرد در برنامه‌ریزی به‌منظور محافظت از بوم‌سازگان‌های آبی، در کنترل رهایش فاضلاب حاوی ترکیبات نانویی به محیطِ‌زیست و تدوین استانداردهای حد مجاز حضور نانومواد در پساب‌های شهری و صنعتی نیز مهم است. همچنین این اطلاعات برای درج بر روی برگه‌های اطلاعات ایمنی مواد و محصولات نانویی، برچسب طبقه‌بندی خطرات زیست‌محیطی و همچنین برچسب‌های اختصاصی هر کشور (به‌عنوان مثال ”نانو نماد“ در ایران) کابرد خواهد داشت.

منابـــع و مراجــــع

[1] http://ec.europa.eu/environment/chemicals/nanotech/faq/definition_en.htm

[2] Vance, M. E., Kuiken, T., Vejerano, E. P., McGinnis, S. P., Hochella, M. F., Jr., Rejeski, D. and Hull, M. S. “Nanotechnology in the real world: Redeveloping the nanomaterial consumer products inventory”, Beilstein Journal of Nanotechnology, Vol.6, p. 1769-1780 (2015).

[3] Laban, G., Nies, L. F., Turco, R. F., Bickham, J. W., and Sepu´lveda, M. S., “The effects of silver nanoparticles on fathead minnow (Pimephales promelas) embryos”, Ecotoxicology, Vol.19, I.1, p.185–195, (2010).

[4] Benn, T. M., Westerhoff, P., “Nanoparticle silver released into water from commercially available sock fabrics”, Environmental Science and Technology, Vol.42, I.11, p.4133–4139, (2008).

[5] Keller, A. A., McFerran, S., Lazareva, A., Suh, S., “Global life cycle releases of engineered nanomaterials”, Journal of Nanoparticle Research, Vol.15, I.6, p.1692, (2013).

[6] Truhaut, R., “Ecotoxicology: objectives, principles and perspectives”, Ecotoxicology and Environmental Safety, Vol.1, I.2, p.151–173, (1977).

[7] Rand, G.M., Petrocelli, S.R., “Fundamentals of aquatic toxicology: Methods and applications”, Washington: Hemisphere Publishing, (1985).

[8] Rushton, E.K., Jiang, J., Leonard, S.S., Eberly, S., Castranova, V., Biswas, P., Elder, A., Han, X., Gelein, R., Finkelstein, J., Oberdörster, G., “Concept of assessing nanoparticle hazards considering nanoparticle dosemetric and chemical/biological response metrics”, Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, Vol.73, I.5, p.445–461, (2010).

[9] ISO/AWI TS 20787, Nanotechnologies -- Aquatic toxicity assessment of nanomaterials using Artemia sp available at: http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=69087