Наноматериалдар өндірісінде қауіпсіздікті қамтамасыздандыру және бақылау

Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-фараби атындағы қазақ ұлттық университеті

Химия және химиялық технология факультеті

Химиялық физика және материалтану кафедрасы, Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі циклы

Бектасова Сымбат

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

Тақырыбы: НАНОМАТЕРИАЛДАР ӨНДІРІСІНДЕ ҚАУІПСІЗДІКТІ ҚАМТАМАСЫЗДАНДЫРУ ЖӘНЕ БАҚЫЛАУ

Мамандығы: «5В073100-Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі»

Алматы 2013

Қазақстан республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-фараби атындағы қазақ ұлттық университеті

Химия және химиялық технология факультеті

Химиялық физика және материалтану

Қорғауға жіберілді

« »

Кафедра меңгерушісі

х. ғ. к Тулепов М. І

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

Тақырыбы: НАНОМАТЕРИАЛДАР ӨНДІРІСІНДЕ ҚАУІПСІЗДІКТІ ҚАМТАМАСЫЗДАНДЫРУ ЖӘНЕ БАҚЫЛАУ

Мамандығы: «5В073100-Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі»

Орындаған: Бектасова Сымбат

Ғылыми жетекшісі:

х. ғ. к Керимкулова А. Р

Нормабақылаушы: Рахимова Б. У

Алматы 2013

РЕФЕРАТ

Бітіру жұмысының құрылымы мен көлемі: бітіру жұмысы кіріспеден, әдеби шолудан, тәжірибелік бөлімнен, нәтижелермен оларды талқылаудан, қорытынды және қолданылған әдебиеттер тізімін қамтиды. Жұмыс 47 беттен, 10 суреттен, 5 кестеден, 40 қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Түйінді сөздер: НАНОМАТЕРИАЛДАР, ҚАУІПСІЗДІК, БЕТТІК АУДАН, МУТАГЕНДІК.

Зерттеу нысандары: көміртектік нано сорбенттер; фуллерендік күйе; түтіндік газдар; нанобиостимулятор.

Жұмыстың негізгі мақсаттына: Жану Проблемалар Институтында алынып жатқан нанокөміртекті материалдардың және оларды алу барысында қоршаған ортаға және адам денсаулығына тигізетін әсерін бақылау.

Зерттеудің практикалық маңыздылығы: Дүниежүзі нанотехнологияның, яғни өлшемі 100нм дейін болатын материалдар мен заттарды алуға және қолдануға бағытталған технологияның қарқынды дамуына көңіл аударуда.

Қазіргі таңда дүниежүзінде наноматериалдардың таралуы және өндіріс көлемі қарқынды дамуда. Сонымен қатар біздің еліміздеде нанотехнологияға деген қызығушылық жылдан жылға артуда. Медицина, тұрмыстық және тамақтануда қолдану тағайындалмаса да, өндірісті қосқандағы наноматериалдың қолданылуы және таралуының толық цикл айналымы қоршаған ортаға және адам организміне енеді. Осыларға байланысты адамныңорганизміне әртүрлі әсерін береді. Бірақ наноматериалдар алумен айналысып жатқанымен олардың әсері қарастырылып жатқан жоқ. Осы айтылғандардын бәрі өзекті мәселе болып табылады.

РЕФЕРАТ

Объем и структура выпускной работы: Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, анализа результатов, эксперментальных исследований, заключения и списка использованный литературы. Работа состоит из 47 страниц, включает 5 таблиц, 10 рисунков, список испальзуемой литературы содержит 40 литературных источников.

Ключевые слова: НАНОМАТЕРИАЛЫ, БЕЗОПАСНОСТЬ, УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, МУТАГЕННОСТЬ

Объектами исследования являются: УГЛЕРОДНЫЕ НАНО СОРБЕНТЫ; ФУЛЛЕРЕНОВАЯ САЖА; ДЫМОВЫЕ ГАЗЫ.

Целью настоящей дипломной работы является исследование влияния наноматериалов получаемые в лабораториях института проблем горения на окружающию среду и на организм человека.

Практическая значимость: В настоящее время во всем мире всё возрастающее внимание уделяется перспективам развития нанотехнологий, то есть технологий направленного получения и применения веществ и материалов в диапазоне размеров до 100 нм. Объемы производства и рынок наноматериалов во всем мире в настоящее время стремительно развиваются. Последние годы и в нашей стране возрастает интерес к нанотехнологии и наноматериалам. В ходе полного цикла их оборота, включающего производство, применение и утилизацию наноматериалы, даже не предназначенные непосредственно для использования в медицине, питании и быту, будут с неизбежностью поступать в среду обитания и попадать в организм человека. Вследствие всего этого степень экспозиции человека различными наноматериалами в ближайшее время будет неизбежно увеличиваться. В связи с выше сказанными проблемами данная работя является актуальной.

ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Қазіргі таңда дүниежүзі нанотехнологияның, яғни өлшемі 100нм болатын материалдар мен заттарды алуға және қолдануға бағытталған технологияның қарқынды дамуына көңіл аударуда. Нанотехнологияны қолдану арқылы алынған материалдар химиялық өндірістің микроэлектроника, энергетика, оптика, құрылыс, ғылыми зерттеу, бақылау және қоршаған ортаны қорғау салаларында қолданылады. Наноматериалдардың ерекше қасиеттері және олардың биологиялық белсенділігі дәрілік препараттар мен вакциналарды адрестік тасымалдауда, кардиологиялық, онкологиялық және басқа да аурулармен күресуде, гендік және молекулярлы инженерия мақсатындағы инфекцияларда, қоршаған орта сапасын жақсартуда, парфюмерлі - косметикада, тамақ өндірісі және басқа да салаларда қолданылуы мүмкін.

Қазіргі таңда дүниежүзінде наноматериалдардың таралуы және өндіріс көлемі қарқынды дамуда. Нанотехнологияны қолдану барысында алынған өнімді сатудың жалпы көлемін болжаммен 2015 жылға қарай 10 триллион АҚШ долларына көтеру керек. Ресей Федерациясында наноматериалдар кейбір түрлерінің өндірісі тез дамуда. Медицина, тұрмыстық және тамақтануда қолдану тағайындалмаса да, өндірісті қосқандағы наноматериалдың қолданылуы және таралуының толық цикл айналымы қоршаған ортаға және адам организміне енеді. Осыларға байланысты адамның әртүрлі наноматериалдарға қатысты экспозиция деңгейі жақын уақытта жоғарылай түседі.

Наноиндустрияның дамуы екі бағытты бастаманы көрсетеді, яғни қауіпсіздік түсінігіне қатысты «ішкі және сыртқы қауіптен мемлекеттің, қоғамның және тұлғаның өмірлік маңызды қызығушылықтарын қорғау жағдайы»;

-наноқауіптің туындау себептерін анализдеу;

-қауіпсіздікті қамтамасыз ету жүйесін құру үшін нанотехнология және наноматериалдарды қолдану;

Наноқауіп пайда болатын негізгі себептер:

-нанобөлшектердің кіші геометриялық өлшемі, олардың жоғары ену қабілеті, адамда, жануарлар мен өсімдіктерде эволюциялық қарсы әсер ететін қорғау механизмі жоқ болғанда реакциялық және адсорбциялық белсенділігі;

-нанобөлшектер мен наножиынтықтардың құрылымы мен құрамының көптүрлілігі және олардың идентификациясы мен сандық сипаттамасының күрделілігі;

-механизм туралы сенімді ақпараттың болмауынан объекттің органикалық (соның ішінде тірі) және органикалық емес табиғатының жасанды интеграциясына негізделген конвергентті жүйені қалыптастыратын пәнаралық зерттеудің дамуы;

- санитарлы - эпидемиологиялық бақылауда, сертификаттау органдарында, өндірушілер, дайындаушыларда нанотехнологияның қажеттіліктері болмаған жағдайда нанотехнология, наноматериал және өнімді өндіретін өндіріс негізінде, үрдістер аймағында экономикалық стимулирленген жасанды жылдамдатылған технологиялық эволюция;

- жоғары экономикалық эффективті қаржылық салым мүмкіндігінде наноиндустрияның жаңа өнімдері;

- нанотехнолиялық үрдістің аз массагабаритті және энергетикалық көрсеткіштер қатары және олардың «жасырын» орындалу мүмкіндігі.

Нанобөлшек және наноматериал түріндегі заттар көбінесе радикалды аналогтан, яғни, макроскопиялық дисперсия немесе толық фаза формасы қасиеттеріне ие. Наноматериал организмге және оның ортасына әсер ететін жаңа факторға ие. Бұл наноматериалдар адам денсаулығына кері әсер етпеуі үшін қауіпті бағалау әдісін дайындау негізгі мәселе болып отыр. Қазіргі таңда наноматериалдың қауіпсіздік мәселелері АҚШ - да (Food and Drag Administration), Евроодақта, және де халықаралық ұйымдарда (ВОЗ, ILSI) кеңінен зерттелуде.

Мемлекеттерде нанотехнологиямен қарқынды дамитын стандартау бойынша техникалық комитеттер 2004-2005жж. құрыла бастады. Қазір АҚШ нанотехнология саласындаға стандарттармен үш ұйым шұғылданады: ASTM, ANSI және IEEE. Е56 комитеті ASTM нанотехнологиясы бойынша 2005ж. құрылды. Комитет қарастыратын мәселелер нанотехнология және наноматериалдар аймағындағы стандарттарға және басқару құжаттарына байланысты, және де стандарттау бойынша нанотехнология қажеттіліктеріне сәйкес ASTM ағымдық әрекетінің координациясы. Е56 комитеті құрамындағы подкомитеттер де құрылды.

2009 жылы ТК ISO 229 нанотехнологияның денсаулыққа және қауіпсіздікке тигізетін әсерін көрсететін құжатты шығарды (ISO/TR 12885:2008, Health and safety practices in occupational settings relevant to nanotechnologies) . Көп мемлекеттерде нанотехнология бойынша ұлттық стандарт әлі дайындалу сатысында, ал бұл құжат әлемдік тәжірибені қамтиды және оны қазір қол жетімді етіп отыр. Өндірістік наноматериалдарды өндірісте тасымалдау, қолдану, сақтау барысында тұтынушылар мен жұмысшылардың қауіпсіздігі үшін жұмысшылар мен зерттеушілерге кеңестер келтіріледі.

РФ мемлекеттік метрология қызметінің функциялары техникалық басқару және метрология бойынша Федеральды ұйым - Ростехбасқаруға мекемесіне жүктелген. Бұл мәселелерді шешу үшін жоғары технологиялар саласында, нанотехнологияны қоса, Ростехбасқаруда ТК 411 стандарты бойынша «Ғылымды қажет ететін технологиясы» Техникалық комитеті құрылды.

Ресейде наноқауіпсіздік мәселесі бойынша зерттеу Роспотребнадзор инициативі бойынша 2006 жылдың соңында жүргізілді. Ресейде наноматериалдар кауіпсіздігін бағалау мәселесі бойынша, жұмысты күшейту қажеттілігі РФ Бас мемлекеттік санитарлық дәрігерінің бастамасымен №53 23. 07. 2007 бастап негізделеді «Наноматериалдан тұратын және нанотехнологияны қолану арқылы алынған өнімді бақылау» және роспотребнадзордың ақпараттық хатында «Наноматериалдан тұратын қнім айналымы мен өндірісін бақылау».

Роспотребнадзордың тапсырмасымен 2007 жылдың 31 қазанында РФ Бас мемлекеттік санитарлық дәрігерінің мақұлдауымен «токсикологиялық зерттеу, тәуекел бағалануының әдістемесі, идентификация әдісі және наноматериалдың сандың анықталу концепциясы» жобасы жасалды. Тағы да, адам денсаулығына нанотехнология өнімдерінің және наноматериалдардың қауіпсіздігін анықтау үшін, санитарлы эпидемиологиялық бақылау органдары үшін тағайындалған «Наноматериалдың қауіпсіздігін бағалау» атты әдістемелік нұсқау жасалынды.

2009 - 2010 жылы Роспотребнадзор наноматериалдың қауіпсіздігін бағалау бойынша әдістемелік бұйрықтар мен ұсыныстар қатарын көрсетті:

Әдістемелік бұйрықтар:

-наноматериалдың микробиологиялық және молекулярлы - генетикалық бағалауының имкробиоценозға әсері.

-наноматериал қауіпсіздігінің медико - биологиялық бағалануы.

-наноматериал мен нанотехнологияны қолдану арқылы алынған өнімді санитарлы - эпидемиологиялық сараптамадан өткізу.

-анықтау үшін сынама алу реті, сулы омыртқалысыз наноматериалдар әрекетінің сипаттамасы мен идентификациясы.

-анықтау үшін сынама алу реті және әдістемелік жануарлардағы наноматериал идентификациясы.

-анықтау үшін сынама алу реті және өсімдіктердегі наноматериал идентификациясы.

-анықтау үшін сынама алу реті және су объектілерінің наноматериалының идентификациясы.

-анықтау үшін сынама алу реті және балықтағы наноматериал әрекетінің идентификациясы мен сипаттамасы.

-наноматериалдың сипаттамалық әрекеті үшін әдістемелік жануарларды қолданбалы іріктеу.

Әдістемелік ұсыныстар:

-наноиндустрия мекемелері мен бақылаушы ұйымдарда наноматериалды сандық анықтау әдісінің қолданылуы.

-ауыл шаруашылық, тамақ өнімі және оралған материалдар құрамында наноматериал және нанобөлік шамасын анықтау және сынама алу әдістері.

-тамақ өнімдерінде, тірі организмде, қоршаған орта объектілерінде наноматериалдың басым түрін анықтау.

-наноматериал қауіпсіздігін бағалау in vitro және модельді жүйеде in vivo.

- нанотехнологияны классификациялау әдістемесі және оның қауіптілік деңгейіне байланысты өнімдер.

Яғни осы жоғарыда айтылған мәселелердің бәрі шет елдерде және және көршілес Ресей федерациясында жүргізіліп, шеш імге келіп жатыр. Алайда біздің елімізде де нанотехнология өндірісі қарқынды дамып, ғылым ретінде қалыптасып келе жатқанына ондаған жылдар болған. Дегенмен наноматериалдардың қауіптілігіне, оның адам ағзасына тигізетін зиянды әсерлерінің алдын алу шаралары жүргізіліп жатқан жоқ екендігі бәрімізге мәлім. Сондықтан да бұл жұмыстың маңызы зор және өзекті болып табылады.

1. ӘДЕБИ ШОЛУНаноматериалдың құрылымдық және химиялық

сипаттамасының бақылау әдістері

Наноматериалдар түсіну үшін күрделі объект болып табылады. Бұл құрылымды құраушылардың аз өлшеміне, көп физикалық қасиетінің спецификасына, фазалардың беттік бөлігі мен шекарасының үлкендігіне, реттелген және аморфты құраушыларының, жоғары реакцияға қабілетті метастабилді және әлі белгісіз фазалардың бар болуына байланысты. [1] Наноұнтақтарда да бөлшектердің қатты қозғалысы байқалады. Алынған шартқа сай агрегаттың төзімділігі жоғары болуы мүмкін, соған сәйкес шығыстағы бөлшектердің бөлінуі арнайы шараны жүргізуді талап етеді. [2]

Осыған сәйкес ірі кристалды материалдарды үйрену әдістері наноөлшемді жүйеде қолданылмайды. Олардың кейбірі өзгертуді және қайта жұмыс жасауды талап етеді. [1-3]

Биологиялық ортадан, тамақ өнімдерінен және қоршаған орта объектілерінен наноматериалдың идентификациясын және санын анықтау - жоғары төзімділік әдісі болып табылады. Бұл кезде бағалау әдісін қолданған жөн. Әдіс спецификаға ие, наноматериалды оның толық фаза немесе макроскопиялық дисперсия түріндегі химиялық аналогтарынан ажыратуға мүмкіндік береді. [5]

Сыртқы әсерлердің әсерінен материалдың жалпы көрінісін айқындайтын заттың макроскопиялық қасиеті, оның ішкі ерекшеліктеріне, яғни, құрылымы және түзілуіне (макроскопиялық қасиеттерінің) байланысты. Макроскопиялық қасиеттерінің ішіндегі маңыздылары:

- материалдың элементтік және фазалық құрамы;

- агломерат, агрегат және бастапқы бөліктің өлшемі мен формасы;

- кристалл тордағы ақаулардың бөлінуі мен сандар типін қоса алғандағы заттардың атомды - кристалдық құрылымы. [8]

Алынған үлгіні зерттеудегі ерекше орын алатын әдіс - тізбектер байланысында «технология - құрылым» және «түзілу - қасиет» талап ететін физика - химиялық әдіс. Технологиялық үрдістің қажетті параметрлерін түзі үшін зерттеу барысында анализдің кешенді әдісін қодану керек. [6]

Мұнда лабораторияда зерттеу әдістерінің кейбір танымал түрлері ғана қолданылады. Олар алынған нәтижені трактовкалауға және қолданатын шекаралардың мүмкіндіктерін айқындайды. Соңғы мақсат - дұрыс түсіну үшін соңғы нәтижені бағалау, өйткені, әртүрлі әдіспен зерттелген тәжірибелік мәліметтер (мысалы, бөлік шамасын анықтау кезінде) бір бірінен өзгешеленуі мүмкін (кейде бірнеше ретке дейін) (1- кесте) .

Кесте 1. Әртүрлі әдіспен анықталған Fe бөлшегінің өлшемінің нәтижелері.

2 - кестеде материалдың макроскопиялық қасиетін зерттеудің физико химиялық әдісі және олардың негізінде жатқан құбылысы немесе үрдісі көрсетілген.

Қазіргі уақытта көп ғылыми әдебиеттер ағылшын тілінде жарық көреді, алайда авторлар негізгі әдістердің аттары мен терминдерді орыс және ағылшын тілінде беруді дұрыс санайды

.

Кесте 2. Материалдардың негізгі қасиеттері және оларды зерттеу әдістері.

2. Нанобөлшектің потенциалды улылығын анықтайтын сипаттамалары

Наноматериалдардың қауіпсіздігінің бағалану жолында, біріншіден, олардың физико химиялық қасиетінің ерекшеліктерін және микроскоптық дисперцияның толық фаза түріндегі химиялық құрамын оның аналогынан ажырататын биологиялық әрекетін қарастыруымыз керек. [17] Осы бойынша келесідей наноөошемді жағдайдағы заттардың физико химиялық ерекшеліктерін көрсетуге болады.

Біріншіден , жоғары қисықтық фазааралық шекарадағы заттың химиялық потенциалының кеңеюі . Нанобөлшек бетіндегі үлкен қисық және беттегі атомдар байланысуының топологиясының өзгеруі оның химиялық потенциалының өзгеруіне әкеледі. Осы үшін нанобөлшектің реакциялық және каталитикалық мүмкіндігі және олардың құраушыларының еруі өзгереді.

Екіншіден, наноматериалдың үлкен меншікті беті . Наноматериалдың өте үлкен меншікті беті оның адсорбциялық сыйымдылығын, химиялық реакция қабілетін және каталитикалық қасиетін жоғарылады. Бұл бос радикалдар өнімі мен оттектің активті формасының жоғарылауына және биологиялық құрылымның бұзылуына (липидтер, ақуыздар, нуклеин қышқылдары, ДНК) әкелуі мүмкін.

Үшіншіден, нанобөлшектің түрлі формалары және үлкен емес өлшемдері. Нанобөлшектер өзінің үлкен емес өлшемімен ақуыздар және нуклеин қышқылдарымен байланыса алады, мембранаға түзіле алады, биоқұрылым функциясын өзгерте алады. Бұл кезде нанобөлшек иммунды жауап қайтармайды және организмнің қорғаушы жүйесіне элиминирленбеуі мүмкін. Нанобөлшектің таралу үрдісі қоршаған ортада ауа және су жолымен.

Төртіншіден, жоғары адсорбциялық белсенділік . Нанобөлшектер өзінің жоғары дамыған беттік қабатының арқасында жоғары эффективті қасиеттерге, адсорбентке ие, яғни, микроскоптық дисперсияға қарағанда адсорбциялық зат өз массасын бірлікке қылғу мүмкіндігіне ие. Көп наноматериалдар гидрофобты қасиетке ие немесе электрлік зарядталған. Ол оның әртүрлі улылықта адсорбция үрдісін және оның организм бөгеулерінен өту қабілетін күшейтеді.

Бесіншіден, аккумуляцияға жоғары қабілеттілігі. Мүмкін, нанобөлшектің кішкентай мөлшері үшін организмнің қорғаушы жүйелерімен танылмайды, биотрансформация болмайды және организмнен шығарылмайды. Бұл наноматериалдардың өсімдіктер, жануарлар организмінде және де микроорганизмдерде, тамақ тізбегінің берілуімен жинақталады, сол арқылы адам организміне түсуін жоғарылатады.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс