纳米材料职业健康危害风险及其防控对策研究现状

唐仕川

职业安全健康北京市重点实验室

1 纳米材料及健康危害风险

工程纳米颗粒是人工生产的具有某种特性和（或）具有特殊化学成分纳米颗粒。目前工程纳米材料已经广泛应用到医药工业、染料、涂料、食品、化妆品、环境污染治理等传统或新兴产业中。根据美国国家纳米技术发展计划的预测，到2015年，纳米技术所带动的经济产值可达3.1万亿美元；全球纳米相关产业从业人员将达200万人。我国将纳米材料产业为战略新兴产业，2007年在苏州建立了国家级纳米生物科技园“苏州纳米科技工业园”。2012年北京也建立了国家及纳米产业园“北京纳米科技产业园”，致力于纳米科技在能源、电子、环境、生物医药四大领域的应用，预计可实现产值120亿元。

随着产业结构的调整和升级，将有更多的纳米产业园出现。然而，纳米材料生产企业的职业暴露状况堪忧，纳米材料生产企业的职业防护措施简单，防护意识薄弱，存在巨大风险。纳米工程材料从其实验研究、工厂生产、产品运输、储存、产品的使用，实验、生产、运输、存储等环节产生纳米颗粒的逸散进入环境，对处于这些环节中的作业人员可能会造成危害。此外，社会公众通过使用纳米产品和与进入环境循环的纳米材料的接触，同样暴露在纳米材料的潜在风险中。目前对于纳米材料带来的健康危害了解的并不透彻。

纳米材料行业的发展面临着以下诸多问题。到目前为止，没有一个国家有纳米材料的安全管理基准。对于纳米材料安全性的研究刚刚开始，研究的范围比较狭窄；与纳米材料产品研发的投入相比，对于纳米材料的安全性研究投入严重不足。企业或媒体对纳米材料产品做选择性宣传，宣传产品优点，忽略纳米产品的安全性，公众很难获得纳米材料安全性信息。虽然存在很多的问题，但是欧美发达国家、日本和中国已将纳米材料的生物安全性研究作为纳米技术研究的重要导向之一。

2 纳米材料安全性应对措施

2003年4月《Science》首先发表文章讨论纳米生物效应，在随后的1年中，《Nature》和《Science》先后4次讨论纳米材料的生物毒性和环境安全问题。《Environmental Science & Technology》及《Materials Today》也发表文章探讨纳米材料与纳米技术的生物环境安全性问题。世界卫生组织呼吁要优先研究超细颗粒物，尤其是纳米尺度颗粒物的生物机。

美国环保局（EPA）和美国国家自然科学基金会的研究组对纳米材料安全性评价提出了以下建议：评价工业纳米材料的安全暴露，研究人造纳米颗粒的毒理学，利用已知的纤维和颗粒物的毒理学数据外推纳米材料的毒性，纳米材料的环境和生物学迁移、持续和转化，在生态环境系统中纳米材料的回收再利用。

2004年欧盟发布《欧洲纳米技术战略》，将纳米技术发展的公共健康、安全、环境和消费者保护作为一项重要的内容。

2006年日本制定为期3年的计划，通过动物实验研究机体吸收纳米材料的状况以及纳米材料是否存在毒性等。

2008年欧盟发布《负责任地开展纳米科学与纳米技术研究的行为准则》，其中包括的原则如下：有意义、可持续性、预防性、广泛性、卓越性、创新和负责任。

在国内2001年11月中国科学院高能物理所提出了“关于纳米尺度物质生物毒性的研究报告”。国家自然科学基金委于2003年开展纳米安全性问题讨论，从2004年开始在重大项目中的交叉学科里涉及了该领域的研究。

2006年6月国家纳米科学中心高能物理研究所“纳米生物效应与安全联合实验室”成立。2006年国家“973”项目批准赵宇亮研究员担任首席科学家，国家纳米科学中心承担的“人造纳米材料的安全性研究及解决方案探索”启动，以此开展生物学、医学、化学、物理学与纳米科学的交叉研究。

2008年“863”计划探索导向类课题重点支持的方向已有“纳米材料安全性评价技术”，“碳纳米管及富勒烯安全性评价关键技术与方法”是目标导向类课题的重要方向之一。“973”项目的支持下，全球第一套纳米毒理学系列丛书计划在2009年内出版。书中不仅囊括了多种纳米材料的生物安全数据，也包含具体的分析、评估方法，对相关政策制定和企业产品开发具有指导意义。

上述国内外举措极大地推动了纳米材料安全性研究的发展，尽管时间才几年，但已经产生了大量研究成果。研究者从结构明确、成分明确、剂量明确的人造纳米材料入手研究，主要是纳米毒理学研究和纳米生物安全效应研究。

3 主要研究方向和进展

3.1 主要研究方向

纳米颗粒采样和现场快速检测仪器研究。目前，国内还没有自主研发的纳米颗粒采样和监测仪器，只能进口国外价格昂贵的产品。

作业场所纳米颗粒暴露评价方法及标准化研究。风险管理的关键就是要建立科学的暴露评价方法来检测暴露水平，目前国内外都还没有相关的标准方法，只有零星的几份建议性文件。

目前对纳米材料的健康危害研究主要基于动物实验的结果，其结果只是纳米物质对人群可能产生危害的间接证据，而非直接证据。

作业场所纳米颗粒个体防护技术和设备研究。纳米颗粒是一种新型的职业危害因素，目前没有专门的防护设备。传统的防护装备，虽然具有一定的防护效果，但是由于并非专门针对纳米颗粒设计的产品，存在佩戴适合性差，使用时效短等诸多缺陷。

纳米颗粒检测、防护产品性能评价及设备研究；纳米颗粒检测、防护产品产业化发展；纳米材料职业危害风险度评价技术与风险管理策略。

利用新型染毒方法，确定不同纳米颗粒的健康损伤靶器官及特异性因子，得出科学的剂量—反应关系，结合流行病学调查研究，制定合理的职业接触限值；纳米材料安全性知识宣传、教育等领域值得研究。

3.2 重点实验室的研究进展

纳米颗粒现场检测仪器研究。职业安全健康北京市重点实验室在2012年度，投入100余万元开始了作业场所纳米颗粒现场检测仪器的研究。该项目已经研制出实验样机，正在调试阶段，接下来进行性能测试和验证，和产业化孵化准备。目前没有相关国产竞争产品，虽然国外也有多款先关产品，但是价格较贵，自主产品具有较强竞争力。

纳米颗粒多级采样器研究。2013年度又投入300余万元，首次在国内开展纳米颗粒采样系统研究。掌握纳米颗粒采样系统的核心技术，填补我国没有自主知识产权的纳米颗粒采样器的空白，具有巨大的市场需求。该项目已经取得阶段性成果、预计一年后研制出实验样机。目前没有相关国产竞争产品，国外也只有两家企业有相关产品，但是价格昂贵。

纳米颗粒暴露评价方法的研究。实验室自2011年开始选择了纳米碳酸钙、氧化铝、氧化铁等多家纳米材料企业开展纳米颗粒暴露评价方法的研究。试图阐明纳米颗粒演变与颗粒聚集模式关系，揭示纳米颗粒演变规律，建立国内首套工作场所空气超细颗粒（纳米颗粒）测定方法，促进纳米颗粒的暴露评价和风险管理，推动标准化进程。目前已获得一项国家标准（GBZ/T）的立项。同时，实验室自2011年起，采取了动物实验和流行病学研究的双策略研究方法。已经连续三年对多家纳米材料企业作业人员健康进行跟踪调查，试图寻求纳米材料健康危害的直接证据，制定更科学职业接触限值。

纳米颗粒防护个体装备研究。职业安全健康北京市重点实验室将在2014年度投入200余万元开展纳米颗粒防护材料及设备研究。研制具有超双疏、高阻隔、高透气和高适合性的口罩、眼镜、手套、防护服等纳米颗粒个人保护用品，填补国内相关产品空白。项目所研发的纳米颗粒个人保护用品不仅适用于纳米材料作业场所，而且适用于医疗、公共卫生、煤矿作业、雾霾等恶劣环境的个体防护，具有重大社会效益和经济效益。

3.3 技术支持

（1）纳米颗粒职业安全知识、标准、管理的教育培训。

企业和相关从业人员对纳米颗粒的职业安全知识紧缺，防护意识薄弱，需要加强培训教育；纳米颗粒暴露评价方法、管理措施实施后，需要对相关从业人员的上岗资质进行培训、认证。

（2）纳米颗粒职业安全工程治理。

除了个体防护设备以外，工程治理也是控制纳米颗粒职业暴露的重要手段，科学有效的工程治理技术是纳米材料企业所急需的技术。

（3）纳米产业工人健康监护档案管理服务。

在职业健康领域，工人健康监护档案的管理一直存在良好延续性的问题。工人在企业和行业间的流动性，使一旦出现健康问题时的追责和理赔出现推诿现象。如果能建立起第三方的健康档案管理模式，将有效避免这种困境，保护工人健康和权益，产生巨大社会和经济效益。

4 结束语

有关纳米材料的体外实验、暴露资料以及人群流行病学资料非常缺乏，现有的知识还不够充足，仍然缺乏信息和方法来很好地评估纳米材料风险，制约了相关职业危害检测标准、接触限值标准的建立，纳米材料职业危害风险管理缺少依据。纳米材料职业暴露评价所需的采样、检测设备还完全靠进口，受制于人。纳米材料职业暴露控制和防护还在沿用传统的技术与装备。纳米材料的健康危害知识宣传不够重视，部分纳米材料企业、作业人员对纳米材料的健康危害风险防控意识薄弱，纳米材料的安全性研究还有很长的路要走。