*مینا*
9th February 2010, 10:13 PM
http://www.aftab.ir/articles/science_education/technology/images/81510c1150bf2a4c0a5eace18fb93129.jpg
● مقدمه
فناوری نانو از همگرایی علوم فیزیک، شیمی و زیست شناسی به وجود آمده است. نانو دارای ریشه یونانی میباشد. این فنا وری توانایی کار در سطح اتم و ایجاد ساختارهایی که نظم مولکولی کاملاً جدیدی دارند را فراهم می آورد. ماده اصلاح شده در مقیاس نانو، خصوصیات جدید و مفیدی را دارا می‌گردد که قبلاً در آن مشاهده نمی‌شد.
بسیاری از متخصصان، محققان، مهندسان و دانشمندان علوم اجتماعی و سیاستمداران معتقدند که فناوری نانو موجب تغییرات مهمی در جامعه می‌شود و این تغییرات میتواند به اهمیت تغییرات حاصل از ساخت کامپیوتر ارزیابی شوند. فناوری نانو این امکان را ایجاد می‌کند که مواد جدیدی تولید کنیم، موادی که به صورت بالقوه میتواند اثرات مثبت یا منفی روی محیط زیست و بهداشت داشته باشند.
۱) تأثیرات سودمند فناوری نانو:
فناوری های امیدبخش شامل حسگرها یا سنسورها و سایر دستگاه های به کار رفته برای آشکار سازی آلودگی و برطرف نمودن آنها می باشد. برخی کاربردهای سودمند فناوری نانو در ذیل آورده شده است:
- سنسورها یاحسگرها
انواع گسترده‌ای از حسگرهای زیستی و روش های مربوطه در طی چند سال گذشته در بازار معرفی شده‌اند. این دستگاههای آنالیتکی از عناصر تشخیص بیولوژیکی تشکیل می‌شوند که با آشکارسازی های سیگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزیمها، میکروارگانیزم‌ها و غیره). این دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آنالیست واکنش داده و پاسخی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کنند. نانو مواد و نانو ساختارهای جدید مانند نانوذرات، نانوکریستال‌ها، نانو لوله‌های کربنی، نانوالیاف و فیلم نازک بعنوان دستگاه های حسگر مشخص شده‌اند، نانوذرات کاربردهای بسیاری در سنسورها دارند.
نانوذرات، نانوکریستال‌های نیمه هادی درخشان و نقاط کوانتومی دسته‌ای از نانوحسگرهایی هستند که توانایی آشکار کردن سموم موجود در محیط را دارند و مشخص شده است که نانو کریستال‌ها و نقاط کوانتومی همراه با پادتن‌ها می‌توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشکار نمایند.
این نوع نانوسنسورها برای آشکارسازی همزمان چند آلاینده در نمونه‌های آب یا خاک با ظرفیت آشکارسازی حساسیت بالا به کار می‌رود، تحقیقات زیادی بر روی نانوساختارهای لوله‌ای و متخلخل از قبیل نانو لوله‌های کربنی انجام شده است، این نانوساختارها در حسگرهای زیستی برای افزایش کیفیت و فعالیت بیومولکول های ساکن استفاده می‌شوند. خواص ابعادی، شیمی سطح و الکترونیک نانولوله‌های کربنی آنها را به موادی ایده‌ال برای استفاده در حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی تبدیل نموده است.
پیش‌بینی می‌شود که فناوری نانو موجب افزایش حساسیت حسگرها و تولید ارزان و خودکار آنها گردد و بتواند در آزمایشگاه و خارج از آن جهت آشکارسازی سریع مواد سمی و بیماریزا ( پاتوژن ) به کار رود.
نسل جدیدی از نانوذرات به منظور حذف هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقه‌ای که به سختی از آب یا خاک آلوده حذف می‌شوند، طراحی شده است.
- غشای نانو فیلتراسیون
استفاده از غشای نانوفیلتراسیون جهت حذف نمک های چندظرفیتی عناصری مانند کلسیم، آهن، منگنز، اورانیوم و برخی آفت کشها، راهکار دیگری است که توسط فناوری نانو ارائه می‌گردد.
تصفیه آبهای سطحی و زیرزمینی و نیز حذف میکروارگانیزم ها و کاهش تیرگی و سختی آب و دفع شوری و نمک زدایی آب از دیگر فواید فنا وری نانو میباشد.
- نانو ذرات
وجود نانوذرات در رنگ ها باعث می‌شود که رنگها با خواص مطلوب و بهبودیافته با مصرف حلال های کمتر تولید شوند. فعالیت سطحی بالای نانو ذرات نشان دهنده یکی از جالب ترین خصوصیات این مواد میباشد که میتواند کاربردهای وسیعی در صنعت داشته باشد.
انتظار می‌رود فناوری نانو نقش مهمی در حذف آلاینده‌ها ایفا کند، اصلاح خاک آلوده با استفاده از این فناوری به راحتی صورت پذیرد و همچنین در توسعه فرآیند تولید سبز که انتشار و تولید مواد زائد را کاهش دهد، مهم واقع شود. فناوری نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نیاز شده و بنابراین از منابع طبیعی محافظت می‌نماید. بطور کلی فناوری نانو با کارآمدکردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش های مختلف و نیز با کاهش مصرف ماده خام و انرژی گامی مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست برداشته است.
۲) تأثیرات مخرب فناوری نانو بر محیط زیست
ذرات نانو و فناوری نانو جدای از مفید بودن می‌توانند دارای خطرات احتمالی نیز باشند، بنابراین باید مسائل مرتبط با ایمنی و خطرات احتمالی همراه با این روش های جدید را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش(mutation) باکتریها را افزایش دهند و تهدیدی بالقوه برای محیط زیست و سلامت انسان باشند. علیرغم اینکه فناوری نانو محصولات موجود را مؤثرتر و کارآمدتر می‌نماید، اندازه این ذرات که جزء خواص مهم آنها است، می تواند سلامتی و محیط زیست را تهدید نماید. این ذرات از گرده‌های گل گیاهان و مواد حساسیت زای معمولی نیز کوچکتر هستند و می‌توانند تولید حساسیت نمایند. این ذرات می‌توانند به سیستم دفاعی و ایمنی بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضی از این ذرات می‌توانند پس از تنفس به کیسه‌های هوایی ریه‌ها آسیب برسانند که در این بین ماکروفاژها سعی می‌کنند تا آنها را از بین ببرند و مانع از عبور این ذرات و ورود آنها به خون شوند ولیکن ماکروفاژها در تشخیص ذرات با قطر کمتر از ۷۰ نانومتر دچار مشکل می‌شوند و این ذرات می‌توانند به آسانی در خون نفوذ نمایند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سیاه و دی‌اکسیدتیتانیوم که در فرآیندهای صنعتی کاربرد زیادی دارند و به آلودگی هوا نیز کمک می‌کنند، موجب ایجاد التهاب و جراحت های پوستی شده و در ریه باقیمانده و انباشته می‌گردند. ذرات اکسیدروی و دی‌‌اکسید تیتانیوم باعث تولید رادیکال های آزاد در سلول پوستی شده و به DNA آسیب می‌رسانند و این آسیب به DNA موجب جهش (mutation) می‌شود و تغییراتی در ساختمان پروتئین به وجود می‌آورد که ممکن است باعث سرطان و تومور شود.
بنظر می‌رسد که اکتیویته سطح و اندازه ذره عوامل اصلی در سمی بودن نانو ذرات باشند. منابع احتراق مانند اجاق های خوراکپزی گازی، احتراق گاز صنعتی و انواع وسایل گرم کننده خانگی موادی را تولید می‌کنند که محتوی صدها یا هزاران نانولوله کربنی هستند و ساختارهای نانو کریستالی دارند. شواهد حاکی از آن است که نانولوله‌های کربنی فرآوری نشده می‌توانند آئروسل را در طی جابجا کردن به وجود آورند. کارخانجاتی که موادی بر پایه نانولوله‌های کربنی مانند فولرن تولید می‌کنند، می‌توانند باعث از بین رفتن گلوتامین و آسیب اکسیداتیو بر مغز ماهیان شوند. همچنین فولرن در خاک میتواند حرکت کرده و توسط کرم های خاکی جذب شود و به این ترتیب وارد زنجیره غذایی شود.
نانوذرات طبیعی احتراق احتمالاً مهمترین منبع تولید ذرات نانوی طبیعی در محیط‌زیست می‌باشند. انتشار نانوذرات مهندسی شده در محیط زیست خطرناک‌تر از ذرات طبیعی است، زیرا آنها مواد جدیدی هستند و انسان‌ها و موجودات زنده دیگر ممکن است دارای مکانیزم های دفاعی کافی در مقابل آنها نباشند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بطور کلی ذرات نانوکربنی و دی‌اکسیدتیتانیوم سمی‌تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.
● جمع بندی و تحلیل
در سالهای اخیر، پیشرفتهای سریع علوم و فنون به وی‍‍ژه در زمینه نانوتکنولوژی، تحولاتی بزرگ را در زمینه های پزشکی، کشاورزی، صنعت، محیط زیست و علوم پایه زیستی در پی داشته است.
امروزه نقش نانوتکنولوژی در همه ابعاد روشن است، اما جنبه دیگر این توانمندی، خطرات احتمالی مرتبط با استفاده از محصولات فناوری نانو است که در صورت رعایت نکردن قوانین و مقررات خاص ایجاد می شود. بنابراین ضمن تاکید بر اهمیت فناوری نانو، لازم است آیین نامه هایی جهت انجام ایمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهیه و تدوین گردد تا بر اساس آن بتوان کنترل و نظارت بر کلیه فعالیتهای نانوتکنولوژی را اعمال کرد. در واقع دولتها موظفند که علاوه بر تدوین استراتژی ملی و تصویب چارچوب سازمانی برای نانوتکنولوژی، شرایط قانونی تحقیق و توسعه را مشخص نمایند. از اینرو پیشنهاد می شود یکی از این زیرساختهای قانونی، قانون ایمنی نانو (nanosafety) باشد. در واقع، ایمنی نانو به سیاستها و روشهای اتخاذ شده جهت اطمینان ازکاربرد بی خطر محصولات نانو از نظر محیط زیست و سلامت انسان اطلاق می شود. از اینرو تدوین این سیاستها و قوانین امری ضروری بنظر می رسد. کما اینکه در حال حاضر در برخی از کشورهای پیشرفته مانند ایالات متحده امریکا، انگلستان، فرانسه، آلمان و ژاپن قوانین ایمنی نانو وجود دارد و در هر یک از بخش های مرتبط با محصولات نانو کمیته هایی مشغول فعالیت می باشند. کشورهایی مانند چین و هند نیز قوانینی در این مورد وضع کرده اند و در حال سازماندهی کمیته ها می باشند. از اینرو تدوین این قوانین و برنامه ریزی جهت سازماندهی کمیته های مرتبط، در کشور ما نیز امری ضروری بنظر می رسد.
http://www.aftab.ir/images/article/break.gif مآخذ
۱- علیزاده ، رضا و عابدینی ،سوره . نظارت بر نانو تکنولوژی جهت حفاظت از محیط‌زیست.
۲- www.nano.ir/ (http://njavan.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.nano.ir%2F)
توسط پویا سرخی
http://tabriz-chemists.blogfa.com (http://njavan.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Ftabriz-chemists.blogfa.com)
● مقدمه
فناوری نانو از همگرایی علوم فیزیک، شیمی و زیست شناسی به وجود آمده است. نانو دارای ریشه یونانی میباشد. این فنا وری توانایی کار در سطح اتم و ایجاد ساختارهایی که نظم مولکولی کاملاً جدیدی دارند را فراهم می آورد. ماده اصلاح شده در مقیاس نانو، خصوصیات جدید و مفیدی را دارا می‌گردد که قبلاً در آن مشاهده نمی‌شد.
بسیاری از متخصصان، محققان، مهندسان و دانشمندان علوم اجتماعی و سیاستمداران معتقدند که فناوری نانو موجب تغییرات مهمی در جامعه می‌شود و این تغییرات میتواند به اهمیت تغییرات حاصل از ساخت کامپیوتر ارزیابی شوند. فناوری نانو این امکان را ایجاد می‌کند که مواد جدیدی تولید کنیم، موادی که به صورت بالقوه میتواند اثرات مثبت یا منفی روی محیط زیست و بهداشت داشته باشند.
۱) تأثیرات سودمند فناوری نانو:
فناوری های امیدبخش شامل حسگرها یا سنسورها و سایر دستگاه های به کار رفته برای آشکار سازی آلودگی و برطرف نمودن آنها می باشد. برخی کاربردهای سودمند فناوری نانو در ذیل آورده شده است:
- سنسورها یاحسگرها
انواع گسترده‌ای از حسگرهای زیستی و روش های مربوطه در طی چند سال گذشته در بازار معرفی شده‌اند. این دستگاههای آنالیتکی از عناصر تشخیص بیولوژیکی تشکیل می‌شوند که با آشکارسازی های سیگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزیمها، میکروارگانیزم‌ها و غیره). این دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آنالیست واکنش داده و پاسخی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کنند. نانو مواد و نانو ساختارهای جدید مانند نانوذرات، نانوکریستال‌ها، نانو لوله‌های کربنی، نانوالیاف و فیلم نازک بعنوان دستگاه های حسگر مشخص شده‌اند، نانوذرات کاربردهای بسیاری در سنسورها دارند.
نانوذرات، نانوکریستال‌های نیمه هادی درخشان و نقاط کوانتومی دسته‌ای از نانوحسگرهایی هستند که توانایی آشکار کردن سموم موجود در محیط را دارند و مشخص شده است که نانو کریستال‌ها و نقاط کوانتومی همراه با پادتن‌ها می‌توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشکار نمایند.
این نوع نانوسنسورها برای آشکارسازی همزمان چند آلاینده در نمونه‌های آب یا خاک با ظرفیت آشکارسازی حساسیت بالا به کار می‌رود، تحقیقات زیادی بر روی نانوساختارهای لوله‌ای و متخلخل از قبیل نانو لوله‌های کربنی انجام شده است، این نانوساختارها در حسگرهای زیستی برای افزایش کیفیت و فعالیت بیومولکول های ساکن استفاده می‌شوند. خواص ابعادی، شیمی سطح و الکترونیک نانولوله‌های کربنی آنها را به موادی ایده‌ال برای استفاده در حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی تبدیل نموده است.
پیش‌بینی می‌شود که فناوری نانو موجب افزایش حساسیت حسگرها و تولید ارزان و خودکار آنها گردد و بتواند در آزمایشگاه و خارج از آن جهت آشکارسازی سریع مواد سمی و بیماریزا ( پاتوژن ) به کار رود.
نسل جدیدی از نانوذرات به منظور حذف هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقه‌ای که به سختی از آب یا خاک آلوده حذف می‌شوند، طراحی شده است.
- غشای نانو فیلتراسیون
استفاده از غشای نانوفیلتراسیون جهت حذف نمک های چندظرفیتی عناصری مانند کلسیم، آهن، منگنز، اورانیوم و برخی آفت کشها، راهکار دیگری است که توسط فناوری نانو ارائه می‌گردد.
تصفیه آبهای سطحی و زیرزمینی و نیز حذف میکروارگانیزم ها و کاهش تیرگی و سختی آب و دفع شوری و نمک زدایی آب از دیگر فواید فنا وری نانو میباشد.
- نانو ذرات
وجود نانوذرات در رنگ ها باعث می‌شود که رنگها با خواص مطلوب و بهبودیافته با مصرف حلال های کمتر تولید شوند. فعالیت سطحی بالای نانو ذرات نشان دهنده یکی از جالب ترین خصوصیات این مواد میباشد که میتواند کاربردهای وسیعی در صنعت داشته باشد.
انتظار می‌رود فناوری نانو نقش مهمی در حذف آلاینده‌ها ایفا کند، اصلاح خاک آلوده با استفاده از این فناوری به راحتی صورت پذیرد و همچنین در توسعه فرآیند تولید سبز که انتشار و تولید مواد زائد را کاهش دهد، مهم واقع شود. فناوری نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نیاز شده و بنابراین از منابع طبیعی محافظت می‌نماید. بطور کلی فناوری نانو با کارآمدکردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش های مختلف و نیز با کاهش مصرف ماده خام و انرژی گامی مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست برداشته است.
۲) تأثیرات مخرب فناوری نانو بر محیط زیست
ذرات نانو و فناوری نانو جدای از مفید بودن می‌توانند دارای خطرات احتمالی نیز باشند، بنابراین باید مسائل مرتبط با ایمنی و خطرات احتمالی همراه با این روش های جدید را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش(mutation) باکتریها را افزایش دهند و تهدیدی بالقوه برای محیط زیست و سلامت انسان باشند. علیرغم اینکه فناوری نانو محصولات موجود را مؤثرتر و کارآمدتر می‌نماید، اندازه این ذرات که جزء خواص مهم آنها است، می تواند سلامتی و محیط زیست را تهدید نماید. این ذرات از گرده‌های گل گیاهان و مواد حساسیت زای معمولی نیز کوچکتر هستند و می‌توانند تولید حساسیت نمایند. این ذرات می‌توانند به سیستم دفاعی و ایمنی بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضی از این ذرات می‌توانند پس از تنفس به کیسه‌های هوایی ریه‌ها آسیب برسانند که در این بین ماکروفاژها سعی می‌کنند تا آنها را از بین ببرند و مانع از عبور این ذرات و ورود آنها به خون شوند ولیکن ماکروفاژها در تشخیص ذرات با قطر کمتر از ۷۰ نانومتر دچار مشکل می‌شوند و این ذرات می‌توانند به آسانی در خون نفوذ نمایند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سیاه و دی‌اکسیدتیتانیوم که در فرآیندهای صنعتی کاربرد زیادی دارند و به آلودگی هوا نیز کمک می‌کنند، موجب ایجاد التهاب و جراحت های پوستی شده و در ریه باقیمانده و انباشته می‌گردند. ذرات اکسیدروی و دی‌‌اکسید تیتانیوم باعث تولید رادیکال های آزاد در سلول پوستی شده و به DNA آسیب می‌رسانند و این آسیب به DNA موجب جهش (mutation) می‌شود و تغییراتی در ساختمان پروتئین به وجود می‌آورد که ممکن است باعث سرطان و تومور شود.
بنظر می‌رسد که اکتیویته سطح و اندازه ذره عوامل اصلی در سمی بودن نانو ذرات باشند. منابع احتراق مانند اجاق های خوراکپزی گازی، احتراق گاز صنعتی و انواع وسایل گرم کننده خانگی موادی را تولید می‌کنند که محتوی صدها یا هزاران نانولوله کربنی هستند و ساختارهای نانو کریستالی دارند. شواهد حاکی از آن است که نانولوله‌های کربنی فرآوری نشده می‌توانند آئروسل را در طی جابجا کردن به وجود آورند. کارخانجاتی که موادی بر پایه نانولوله‌های کربنی مانند فولرن تولید می‌کنند، می‌توانند باعث از بین رفتن گلوتامین و آسیب اکسیداتیو بر مغز ماهیان شوند. همچنین فولرن در خاک میتواند حرکت کرده و توسط کرم های خاکی جذب شود و به این ترتیب وارد زنجیره غذایی شود.
نانوذرات طبیعی احتراق احتمالاً مهمترین منبع تولید ذرات نانوی طبیعی در محیط‌زیست می‌باشند. انتشار نانوذرات مهندسی شده در محیط زیست خطرناک‌تر از ذرات طبیعی است، زیرا آنها مواد جدیدی هستند و انسان‌ها و موجودات زنده دیگر ممکن است دارای مکانیزم های دفاعی کافی در مقابل آنها نباشند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بطور کلی ذرات نانوکربنی و دی‌اکسیدتیتانیوم سمی‌تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.
● جمع بندی و تحلیل
در سالهای اخیر، پیشرفتهای سریع علوم و فنون به وی‍‍ژه در زمینه نانوتکنولوژی، تحولاتی بزرگ را در زمینه های پزشکی، کشاورزی، صنعت، محیط زیست و علوم پایه زیستی در پی داشته است.
امروزه نقش نانوتکنولوژی در همه ابعاد روشن است، اما جنبه دیگر این توانمندی، خطرات احتمالی مرتبط با استفاده از محصولات فناوری نانو است که در صورت رعایت نکردن قوانین و مقررات خاص ایجاد می شود. بنابراین ضمن تاکید بر اهمیت فناوری نانو، لازم است آیین نامه هایی جهت انجام ایمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهیه و تدوین گردد تا بر اساس آن بتوان کنترل و نظارت بر کلیه فعالیتهای نانوتکنولوژی را اعمال کرد. در واقع دولتها موظفند که علاوه بر تدوین استراتژی ملی و تصویب چارچوب سازمانی برای نانوتکنولوژی، شرایط قانونی تحقیق و توسعه را مشخص نمایند. از اینرو پیشنهاد می شود یکی از این زیرساختهای قانونی، قانون ایمنی نانو (nanosafety) باشد. در واقع، ایمنی نانو به سیاستها و روشهای اتخاذ شده جهت اطمینان ازکاربرد بی خطر محصولات نانو از نظر محیط زیست و سلامت انسان اطلاق می شود. از اینرو تدوین این سیاستها و قوانین امری ضروری بنظر می رسد. کما اینکه در حال حاضر در برخی از کشورهای پیشرفته مانند ایالات متحده امریکا، انگلستان، فرانسه، آلمان و ژاپن قوانین ایمنی نانو وجود دارد و در هر یک از بخش های مرتبط با محصولات نانو کمیته هایی مشغول فعالیت می باشند. کشورهایی مانند چین و هند نیز قوانینی در این مورد وضع کرده اند و در حال سازماندهی کمیته ها می باشند. از اینرو تدوین این قوانین و برنامه ریزی جهت سازماندهی کمیته های مرتبط، در کشور ما نیز امری ضروری بنظر می رسد.
http://www.aftab.ir/images/article/break.gif مآخذ
۱- علیزاده ، رضا و عابدینی ،سوره . نظارت بر نانو تکنولوژی جهت حفاظت از محیط‌زیست.
۲- www.nano.ir/ (http://njavan.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.nano.ir%2F)
توسط پویا سرخی
http://tabriz-chemists.blogfa.com (http://njavan.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Ftabriz-chemists.blogfa.com)