برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۶/۰۹/۱۸ تا ۱۳۹۶/۰۹/۲۴

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۵۹۵
  • بازدید این ماه ۱۰۰
  • بازدید امروز ۴
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
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، مقدمۀ تدوین استانداردهای زیست‌محیطی فناوری نانو

همراه با توسعۀ روزافزون فناوری نانو، توجه به مسائل بهداشتی، ایمنی و زیست‌محیطی مرتبط با این فناوری در‌حالِ‌افزایش 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 در‌رابطه‌با ویژگی‌های نانومتری و ویژگی‌های نانوپدید (nano-enabled) و نانوبهبود (nano-enhanced) می‌باشند، امّا دریافت مجوزهای زیست‌محیطی و تعیین درجۀ خطر سمیّت این مواد برای محیطِ‌زیست کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از‌طرفی یکی از مقدمات تدوین استانداردهای زیست‌محیطی فناوری نانو، انجام مطالعات سم‌شناسی و تعیین درجۀ 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 از دانش دست‌کاری مواد در مقیاس مولکولی و اتمی است. امروزه فناوری نانو در زمینه‌های گوناگونی همچون کالاهای مصرفی، صنایع نوین، پزشکی، محیطِ‌زیست، انرژی و ارتباطات و فناوری اطلاعات دارای کاربرد است. در 18 اکتبر 2011، کمیسیون اروپا تعریف جدیدی را به تصویب رسانید که بر اساس آن نانومواد عبارت‌اند از مواد طبیعی تولید‌شده به‌صورتِ‌اتفاقی و یا ساخت دست بشر، که حاوی ذراتی به‌صورت آزاد (unbound)، انبوهه (aggregate) و 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 محیطِ‌زیست، 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 در‌حالِ‌رشد 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 در‌حالِ‌حاضر نیز روز‌به‌روز نانومواد جدیدی با ویژگی‌ها و کاربردهای نوین متولد می‌شوند. آمار به‌دست‌آمده از مطالعۀ 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]. بر‌اساس 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 در‌حالِ‌افزایش بوده است [4]، امّا هنوز اطلاعات کافی در مورد تأثیرات سمیّت نانومواد به‌ویژه اثرات آنها بر محیطِ‌زیست و خصوصاً بر موجودات آبزی اندک است. با گسترش روز‌افزون فناوری نانو و کاربرد نانومواد در زمینه‌های مختلف، نگرانی‌های زیادی در‌خصوص خطرهای احتمالی ناشی از رهایش این مواد به محیطِ‌زیست 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]. بر‌این‌اساس، شناخت اثرات احتمالی این مواد بر موجودات آبزی دارای اهمیت زیادی خواهد بود.
واژۀ 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 اجزاء 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) می‌باشد. بوم‌سم‌شناسی آبزیان عبارت 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 می‌باشد [7]. نانو‌سم‌شناسی (nanotoxicology) عبارت از بررسی اثرات سمی نانومواد بر موجودات زنده است. 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 می‌باشد (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، در‌عین‌حال می‌توانند سبب بروز خطراتی برای انسان و محیطِ‌زیست شوند [8]. هدف از نانوفناوری سبز (green nanotechnology) توسعۀ فناوری‌های پاک برای به حداقل رساندن خطرات بالقوّۀ انسانی و زیست‌محیطی مرتبط با نانومواد و تولیدات حاصل از آن‌ها و جایگزینی محصولات فعلی با تولیدات نانویی جدیدی است که در طول دورۀ 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 می‌باشد.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3- رابطۀ اندازۀ ذرات با میزان واکنش‌پذیری آن‌ها

اگرچه تاریخچۀ علم نانو‌سم‌شناسی و به‌ویژه نانو‌سم‌شناسی آبزیان بسیار کوتاه می‌باشد، امّا در سال‌های اخیر بسیاری از کشورهای جهان با شتاب قابلِ‌تحسینی این مطالعات را آغاز کرده‌اند؛ با‌این‌حال 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 مطالعۀ سمیّت نانومواد در آبزیان چه کاربردی در پیشبرد فناوری نانو و در‌نهایت بهبود زندگی انسان خواهد داشت؟ در پاسخ به این سؤال می‌توان گفت که در بسیاری از کشورهای پیشرفتۀ جهان، یکی از الزامات صدور مجوز تولید و عرضۀ هر نوع مادۀ 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). با‌توجه‌به تولید روز‌افزون نانومواد و از‌طرفی ویژگی‌های خاص مواد نانو نسبت به سایر مواد شیمیایی، بررسی دقیق درجۀ سمیّت آنها به‌منظور ارائۀ اطلاعات ایمنی مورد نیاز به مصرف‌کنندگان بسیار ضروری می‌باشد. اگرچه در کشور ما نیز کمیتۀ 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، لازمۀ صدور مجوز ورود مواد نانو به بازار کشور ما نبوده است. همچنین با‌وجود‌اینکه به‌تازگی ایجاد ساز‌و‌کار برای اعطای نشان نانو با عنوان ”نانو نماد“ به‌منظور اعتبار‌بخشی به محصولات حوزۀ فناوری نانو مورد توجه قرار گرفته است و زیرساخت‌های مورد نیاز برای پیاده‌سازی نظام اعطای نشان نانو با همکاری ستاد ویژۀ توسعۀ فناوری نانو و سازمان ملّی استاندارد در‌حالِ 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 ارائۀ گواهی‌نامۀ انجام آزمایش‌های بوم‌سم‌شناسی از آزمایشگاه‌های معتمد مربوطه، درج نتایج حاصله در برگۀ 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 می‌باشد.

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 از‌جمله نانومواد، استفاده از آزمون‌های سم‌شناسی حاد و مزمن بر روی موجودات آبزی مانند ماهی‌ها، سخت‌پوستان (معمولاً دافنی) و جلبک‌ها می‌باشد. به‌منظور انجام هریک از این آزمون‌ها، رهنمودهای استانداردهای بین‌المللی مختلفی توسط سازمان‌هایی همچونOrganization 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 ”سامانۀ هماهنگ‌شدۀ جهانی طبقه‌بندی و برچسب‌زنی مواد شیمیایی (Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals)“ یا GHS تحلیل و مادۀ مورد نظر، از‌نظرِ سمیّت طبقه‌بندی می‌گردد. از‌طرفی شکافی که در رابطه با مطالعات سم‌شناسی نانومواد در آبزیان وجود دارد، عدم وجود دستورالعمل‌های استاندارد ویژه برای بررسی سمیّت مواد نانویی در آبزیان می‌باشد 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. از‌طرفِ‌دیگر پژوهشگران این عرصه معتقدند که دستورالعمل‌های مورد استفاده برای مواد شیمیایی مرسوم، به‌تنهایی پاسخگوی نیاز آنها برای انجام آزمایش‌های سم‌شناسی نانومواد نمی‌باشند؛ به‌عنوان مثال در بررسی سمیّت یک مادۀ 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 می‌باشند. در همین راستا در سال 2005 کمیتۀ ویژه‌ای تحت عنوان کمیتۀ 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 ویژۀ زیست‌محیطی برای نانومواد می‌باشد (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 آبِ شور با استفاده از آرتمیا“ از سوی کمیتۀ 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 پروژۀ 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 گونۀ آبزی آبِ شور به نام آرتمیا (Artemia) (شکل 5) ارائه شده است که براساس همکاری مشترک اساتیدی از دانشگاه‌های ایران و کرۀ 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 نموده و یا حتّی در این زمینه پیش‌قدم باشند.

filereader.php?p1=main_15de21c670ae7c3f6
شکل 5- آرتمیا (نوعی سخت‌پوست)، گونۀ پیشنهادی به سازمان بین‌المللی استاندارد به‌منظور بررسی سمیّت نانومواد در دریاچه‌های آبِ شور

filereader.php?p1=main_fae0b27c451c72886
شکل 6- نشان‌وارۀ (logo) سازمان استاندارد ملّی ایران و سازمان بین‌المللی استاندارد


2- بحث و نتیجه‌گیری
مطالعۀ اثرات سمی نانومواد بر آبزیان از جنبه‌های مختلف بسیار مهم می‌باشد. 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 می‌باشد. 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