ГОСТ Р 54597—2011
4
4 История вопроса
4.1 Наноаэрозоли (в том числе ультрадисперсные) и их потенциальное воздействие
на здоровье
Результаты токсикологических исследований, проводимых с конца 1980-х гг., указывают на то,
что воздействие на здоровье, связанное с вдыханием наноаэрозолей, может не быть тесно связано с
массой частиц. Ранние исследования на крысах [4], [5], [34] с использованием частиц политетрафто-
рэтилена (ПТФЭ) диаметром приблизительно 20 нм показали, что наличие в воздухе частиц предпо-
ложительно инертного нерастворимого вещества с массовой концентрацией менее 50 мкг/м
3
может
привести к летальному исходу. Результаты более поздних исследований показали, что токсичность
нерастворимых материалов на единицу массы увеличивается при уменьшении размера частиц. Точ-
ные механизмы процессов, посредством которых эти вещества проявляют более высокую токсич-
ность при меньших размерах частиц, еще должны быть выяснены, хотя существует много гипотез.
Результаты ряда исследований показали, что биологическая реакция зависит от площади поверх-
ности частиц, осажденных в легких [8], [9], [35]—[37]. Также было выдвинуто предположение, что
вследствие небольшого диаметра наночастиц они способны проникнуть в эпителиальные клетки, по-
падая при этом в кровоток легких [31], [38]—[41], и переместиться в головной мозг по обонятельным
нервам [30]. Воздействие на здоровье, связанное с подобной активностью частиц, возможно, тесно
связано с размером частиц, а также с их числом. Известно, что большая доля атомов, входящих в со-
став частиц с размером в нанодиапазоне, находится на их поверхности, в связи с чем наночастицы
проявляют уникальные физико-химические свойства. Можно ожидать, что биологическая активность
частиц с размером в нанодиапазоне будет тесно связана с диаметром частиц, площадью поверхно-
сти и активностью поверхности.
Хотя необходимы дальнейшие исследования физических характеристик наноаэрозолей, кото-
рые наиболее тесно связаны с потенциальным риском для здоровья, очевидно, что оценки воздейст-
вия только на основе массы частиц недостаточно. Имеют место обоснования для рекомендации вы-
бора из трех основных физических показателей воздействия (массы, площади поверхности и числа
частиц) для контроля производственных наноаэрозолей площади их поверхности. В данном контекс-
те понятие «площадь поверхности аэрозоля» определено нечетко. Площадь поверхности частиц
аэрозоля зависит от принятого подхода к определению понятия. Геометрическая площадь поверхно-
сти соответствует физической поверхности объекта, и ее значение зависит от шкалы длин, исполь-
зуемой при измерении. Измерительная шкала длин определяет верхний размер объекта, который не
может быть обнаружен с помощью метода измерений. Например, методы, основанные на адсорбции
молекул, имеют шкалу длин, соразмерную с диаметром адсорбируемых молекул [33]. Подобным об-
разом в биологическом смысле площадь поверхности, скорее всего, будет определяться размером
наименьшей биологически активной молекулы, взаимодействующей с частицами в теле человека.
Хотя имеется много данных в пользу использования площади поверхности аэрозоля в качестве
меры воздействия, также необходимо рассматривать характеристики воздействия в зависимости от
массы аэрозоля и счетной концентрации аэрозоля, пока не будет получена более подробная информа-
ция. Кроме того, результаты некоторых исследований показали, что могут быть критические размеры
частиц, определяющие метаболический путь и токсичность вдыхаемых частиц в легких [41], [42]. Для
каждого из показателей воздействия, но особенно в случае массовой концентрации, необходимо при-
менять отбор проб, селективный по отношению к размерам частиц, для гарантии того, что отбираются
только частицы в пределах соответствующего диапазона размеров [43].
4.2 Осаждение наночастиц в легких
Вероятность осаждения частиц в легких зависит от средней вероятности осаждения вдыхаемой
частицы определенного диаметра на каком-либо участке дыхательных путей. Общая вероятность
осаждения складывается из суммы вероятностей осаждения частиц в конкретной области дыхательных
путей. Обычно выделяют три главные анатомические области:
- экстраторакальную область, в которой происходит осаждение в носовых проходах, во рту, гор-
тани и глотке;
- трахеобронхиальную область, состоящую из трахеи и бронхов, из которых осажденные частицы
удаляются цилиарным воздействием;