纳米材料的危害 ppt课件

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纳米材料的环境行为
纳米材料进入环境后, 类似其他环境污染物, 也会在大气圈、水圈、土壤圈和生命系统中进行 复杂的迁移/转化过程。
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1, 大气与地表间的交换; 2, 大气输送; 3, 土壤中迁移扩散/渗透; 4, 土壤中转化; 5, 陆生生物 吸收富集; 6, 地下水中迁移/转化; 7, 地表径流;8, 水体与土壤间交换; 9, 水中分散与悬浮; 10, 水中团聚与沉淀;11, 水体中转化; 12, 水生生物吸收富集; 13, 人体暴露
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12 （4）进入到细胞内的纳米颗粒物能与细胞内的蛋白质及其DNA相互作用而使之丧失某
种特定的功能。
1.C60 的生物毒性效应 越来越多的研究表明,C60 对细胞、微生物、水生生物、陆生动物等具有毒性效应。毒 性研究表明,C60 能进入人类巨噬细胞的细胞质、溶酶体和细胞核，2.2 μg/L 时就 能破坏人类淋巴细胞的DNA, 具有遗传毒性；分子动态模拟研究表明， 液体中C60 极易与DNA 中的核苷稳定结合并使DNA 变性而可能丧失功能；C60 粉体本身一般不具 有抑菌作用,但其稳定悬浮液(一般以团聚体nC60 形式存在)会产生毒性效应 2.碳纳米管的生物效应
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三、存在的危害
1.纳米材料的环境行为：纳米材料在生产、使用、废弃过程中, 必然 会通过各种途径以“三废”形式进入环境, 并造成一定的生态效应和 人群暴露。
2.纳米材料的生物毒性：主要体现在对呼吸系统( 特别是动物肺部损 伤) 及免疫系统的干扰, 微观上主要是影响细胞表面的功能结构,进 而引起细胞整体代谢紊乱, 诱导细胞的凋亡或坏死。
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纳米材料的生物毒性效应
纳米颗粒物对生物的毒性主要包括以下4个方面 （1）具有纳米尺度的纳米颗粒物容易穿过细胞膜进入细胞（神经细胞、肝细 胞等）内，损伤细胞膜以及干扰细胞内的生理活性。 （2）纳米颗粒物具有高活性，所产生的活性氧（ROS）一方面易损伤细胞膜， 破坏细胞的通透性，阻碍细胞核外界的物质交换，造成蛋白质变性等，另一方 面纳米颗粒物产生的ROS能激发细胞内氧化激通路，从而导致细胞内的损伤。 (3)对于一些能溶解出金属离子的纳米颗粒物（如纳米氧化铜、硒化镉等）， 溶解出来的金属离子也在一定程度上增强了纳米颗粒物的毒性，如图所示。
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纳米材料潜在的危害
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一、纳米材料
纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成, 一
般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏
观物体交界的过渡区域。
纳米材料可分为两个层次：纳米超微粒子与纳米固体
材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的超微
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粒子，纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料。
质等。 二氧化钛的生物效应 纳米 TiO2由于产量高、应用广泛, 因而对其毒性研究也较多. 近年来关于纳米 TiO2生物效应的研 究。
而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在100纳米以下
的长度尺寸称为纳米材料。
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纳米材料由于具有极其微小的尺寸而具有普通粉体材
料所不具备的特殊性: 如小尺寸效应；表面效应；量
子尺寸效应以及宏观量子隧道效应。从而在光学、热
学、电学、磁学、力学以及化学方面显示出许多奇异
的特性。纳米材料的研究，开发和应用日益广泛，已
6 老化的目的；在有机玻璃中添加纳米Al2O3既不影响透明度又提高了高温冲击
韧性。Leabharlann 2020/11/294、化妆品
纳米微粒与树脂结合用于紫外线吸收，如防晒油、化妆品 中普遍加入纳米微粒。如纳米TiO2、SiO2等。一定粒度的 锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻， 添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。
碳纳米管是一种完全人造的一维结构的纳米材料, 在 1991 年由 limijia 发现. 未 被处理过的碳纳米管非常轻, 可以通过空气到达人的肺部。
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2.金属及氧化物纳米材料的生物毒性效应
1金3 属及氧化物纳米材料一般都具有细胞毒性,毒性大小决定于纳米材料的浓度、形状、表面电荷性
经应用到涂料，化妆品，催化剂，食品包装，纺织，
医学等许多领域，被科学家誉为：“21 世纪最有前途
的材料”。
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二、纳米材料在精细化工中的应用
1、粘合剂和密封胶
国外已将纳米材料如纳米SiO2作为添加剂加入到粘合剂和密 封胶中，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性都大大提高。 其作用机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具 有亲水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即 纳米SiO2形成网络结构掏胶体流动，固体速度加快，提高粘 接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。
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纳米材料在生物体中的作用机理
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图中黑圆点代表纳米材料(NP). 1、 NP 产生活性氧物质(ROS); 2、一些NP 能释放金属离子等有毒物质; 3、 NP 附着在细胞表面; 4、NP 通过细胞内陷、膜通道及细胞吞噬作 用等进入细胞内部; 5、 NP产生的ROS 和有毒物质破坏细胞膜; 6、NP 通过破坏的细胞膜处进入细胞; 7、 NP 对细胞产生氧化压力并破坏细胞器等; 8、 细胞内含物外泄到胞外; 9、 NP 最终导致生物毒性效应
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2、涂料
在各类涂料中添加纳米SiO2可使其抗老化性能、光洁度及 强度成倍地提高，涂料的质量和档次自然升级。因纳米 SiO2是一种抗紫外线辐射材料（即抗老化），加之其极微 小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构， 同时增加涂料的强度和光洁度。
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3、各种助剂
橡胶 纳米Al2O3粒子加入橡胶中可提高橡胶的介电性和耐磨性。纳米SiO2可以作为 抗紫外辐射、红外反射、高介电绝缘橡胶的填料。添加纳米SiO2的橡胶，弹性、 耐磨性都会明显优于常规的白炭黑作填料的橡胶。 塑料 纳米SiO2对塑料不仅起补强作用，而且具有许多新的特性。利用它透光、粒度 小，可使塑料变得更致密，可使塑料薄膜的透明度、强度和韧性、防水性能大 大提高。在有机玻璃生产时加入纳米SiO2可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗