这似乎是一个崇高的目标:在人们日益关注纳米粒子健康风险的背景下,为什么不密切关注那些与这些微小物质打交道的人的健康状况呢?但事实证明,说起来容易做起来难。
美国国家职业安全与健康研究所 (NIOSH) 教育和信息部主任保罗·舒尔特说:“你可能用双手就能数出世界上关于接触纳米粒子的已发表文献。”“然而,关于纳米技术已经写了很多文章,这让人想采取行动。我们正在努力寻找一个科学依据来做到这一点。”
不幸的是,他说,一份名为《关于可能接触工程纳米粒子的工人进行医学筛查的临时指南》的 NIOSH 草案提案在可以提供的指导方面是有限的。原因:信息太少。科学家们只是对纳米粒子可能造成的危害持有最广泛的怀疑。那么,如何建议应该对哪些工人进行筛查,以及应该对他们进行哪些具体测试呢?
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“本质上,你是在进行一次捕鱼行动,”前 NIOSH 研究员、现任华盛顿特区伍德罗·威尔逊国际学者中心新兴纳米技术项目首席科学顾问安德鲁·梅纳德说。“我们需要将它与疾病联系起来,但你不能只是随机地测试人们。”
NIOSH 的科学家并不是唯一对纳米技术的潜在危险感到困惑的人。它是世界上最热门的技术之一,专家们一致认为,它会带来不可预测的、可能严重的健康风险。除此之外,人们知之甚少。
纳米技术涉及对微小粒子的操作,这些粒子的尺寸介于 1 到 100 纳米之间。(一纳米是十亿分之一米,大约比人头发的宽度小 80,000 倍。)在这个尺寸下,物质会摆脱它们通常的行为规则,这既是纳米技术的魔力,也是它的威胁。
从物理角度来看,纳米粒子非常微小,可以深入人体。例如,动物研究发现,有些纳米粒子可以穿过血脑屏障,而血脑屏障通常可以保护大脑免受血液中毒素的侵害。如果你像加利福尼亚州(杜阿尔特的希望之城,一个癌症研究和治疗中心,与 NASA 位于帕萨迪纳的喷气推进实验室合作)的癌症研究人员希望的那样,使用碳纳米管向脑肿瘤患者输送化疗药物,那可能很棒。如果微粒不是作为医疗的一部分而是意外进入血液,那可能就不那么好了。
对接触工程纳米粒子的一些担忧源于它们的意外同类物,这些同类物通常存在于空气污染中。柴油尾气中最微小的烟尘颗粒(称为超细颗粒)的尺寸达到了纳米级。根据罗切斯特大学研究员冈特·奥伯多斯特和其他人的研究,当吸入时,它们会进入肺部最小的气道,而较大的颗粒无法进入那里。它们在那里会导致呼吸问题,而且更令人惊讶的是,会导致心脏病。
从化学角度来看,纳米粒子往往比相同物质的较大剂量更具反应性,因为它们具有更大的表面积,因此有更多的机会与其他物质相互作用。这意味着一种通常无害的化学物质可能会在微量剂量下产生毒性。动物研究表明,吸入的纳米粒子会导致肺部炎症,从肺部转移到其他器官,并干扰细胞信号传递。将某种东西缩小到纳米尺寸,它就会做出令人惊讶的事情:改变颜色,变得可溶,导电。
与此同时,潜在的好处是巨大的。医学研究人员对从对抗辐射中毒的药物到鞋盒大小的便携式基因检测实验室的“纳米奇迹”寄予厚望。当前和潜在的绿色应用比比皆是:阻挡热量但不阻挡光线的窗户涂层、更高效的太阳能电池板、节能的交通信号灯。宾夕法尼亚州伯利恒的利哈伊大学的研究人员表示,由于其尺寸和反应性,铁纳米粒子可以以比传统铁混合物快 1000 倍的速度净化被溶剂浸泡的土壤。
总部位于纽约市的新兴技术行业顾问 Lux Research 的数据显示,2007 年全球纳米产品销售额达到 500 亿美元,预计今年将达到 1500 亿美元。纳米材料使服装具有防污性,并使防晒霜在皮肤上变得透明。制造商在洗衣机和塑料食品储藏容器中添加了可杀灭微生物的纳米银。我们可以购买速度更快的计算机芯片、更轻更坚固的自行车、不带静电的抓绒——这一切都要归功于纳米技术。
随着市场上销售的纳米消费产品超过 500 种,一些人担心散落的微粒会进入我们的食物、空气和水中。但历史告诉我们,最有可能受到任何不良影响的是制造产品的人,而不是购买产品的人。
煤矿工人过去常常带着金丝雀进入矿井,以警告他们致命的甲烷:如果金丝雀昏倒了,就该上来呼吸空气了。历史上,工人在其他有毒物质方面经常扮演着金丝雀的角色。从含铅汽油到毡帽中的汞,劳动者吸收的暴露量最高,并且是第一个生病的人。
难怪 NIOSH 正在努力更好地了解纳米粒子的健康影响。但正如舒尔特指出的那样,未知远远多于已知。
正如他的同事道格·特劳特指出的那样,将纳米材料视为一个单一实体是错误的。“它们是一个完整的宇宙,”没有一刀切的答案。
很明显,吸入的纳米粒子可以进入血液并遍布全身。它们还能穿透皮肤吗?当它们被摄入时会发生什么?没有人知道。粒子的尺寸和形状是关键变量。那么数量呢?没有人知道。此外,哪些公司正在使用纳米材料,尤其是在容易吸入的喷雾剂或粉末中?可能有多少工人受到影响?没有人知道。
原因:纳米材料完全不受监管;行业没有义务保存有关潜在危害或任何其他内容的记录。NIOSH 是一个研究机构;它可以建议雇主减少工人暴露——以及他们可能采取的方法——但它没有执法权。虽然环境保护署是一个监管机构,但它与 NIOSH 一样,也处于收集数据的早期阶段。上周,它发布了一项期待已久的提案,要求企业自愿报告工程纳米材料的安全数据。在 2006 财年为联邦纳米技术研究预算的超过 13 亿美元中,只有 3800 万美元用于调查环境、健康和安全风险;其余的用于研发。
目前,政府内外都在推动联邦政府采取更多行动。最近一份国会研究服务报告敦促多机构国家纳米技术计划 (NNI) 制定一个具有真正优先事项的环境和安全研究议程——这是 NNI 自 2006 年以来一直承诺要做的事情。美国
众议院环境和有害物质小组委员会主席、马里兰州民主党众议员艾伯特·温恩表示,他计划今年就“当前法规和监管框架中的严重差距”举行听证会。在州一级,威斯康星州议员特蕾丝·贝尔科(来自麦迪逊的民主党)已要求她所在州的自然资源部、卫生和家庭服务部以及农业、贸易和消费者保护部与她合作,创建一个生产纳米粒子的企业登记处,作为跟踪其使用和潜在健康影响的第一步。
NIOSH 也有兴趣建立接触纳米粒子的工人的登记处。目前尚不清楚谁将负责管理这些登记处、他们将收集哪些信息或这些信息将如何使用。
德国化学公司巴斯夫的医疗主管帕特里克·康纳在 NIOSH 最近在辛辛那提举行的一次会议上说:“登记本身并不是目的。” 该会议旨在听取对其纳米技术草案提案的意见。“如果你要收集数据,你就必须采取行动。”
新兴纳米技术项目的梅纳德表示,采取行动至关重要,不仅是为了保护工人和消费者,也是为了保护这项技术本身的承诺。
他说:“如果你看看我们通过纳米技术可以实现的潜力,那真是太不可思议了。”“但如果我们想实现长期的利益,我们就必须尽早解决这些健康、安全、伦理和社会问题。”
梅纳德说,过去,政策制定者和企业会先开发技术,然后在问题出现时尝试解决。“这是一个机会,”他指出,“以另一种方式做事。”
卡罗尔·巴斯是一位艾丽西娅·帕特森研究员,正在报道工作场所的有毒暴露。