ГОСТ Р 54597—2011
с высокой напряженностью и заряженных частиц может наблюдаться и электрофорез. Количественно
осаждение можно оценить с помощью так называемой скорости осаждения, характеризующей соот-
ношение между скоростью перемещения частиц к поверхности и концентрацией частиц на ней. Ско-
рость осаждения зависит от размера частицы и структуры турбулентного пограничного слоя потока у
поверхности. При небольшом размере частиц и в застойном воздухе диффузионный пограничный слой
образуется только за счет броуновского движения частиц. Градиент содержания в этом случае более
ровный по сравнению со средним градиентом содержания, возникающим в турбулентных условиях. В
данном случае завихрения турбулентного потока проникают в ламинарный пограничный слой случай-но,
перенося частицы ближе к стенам, таким образом, уменьшая расстояние, на котором частицы могли быть
захвачены броуновской диффузией перед тем, как достигнуть стены. По этой причине скорость
осаждения частиц будет больше для турбулентного потока воздуха.
Однако в целом для наночастиц (и ультрамелких частиц) будет характерна очень низкая скоро-
стью осаждения на поверхностях. Таким образом, однажды попав в воздух, наночастицы в рабочей
зоне будут долго в нем находиться.
4.5 Физиологическое обоснование определения наночастиц и наноаэрозолей
10
4.5.1 Общие положения
Хотя к наночастицам обычно относят частицы размером менее 100 нм, в настоящее время имеет-
ся недостаточно информации о поведении частиц и биологических взаимодействиях для установления
стандартизованного термина «наночастица» или «наноаэрозоль» в отношении влияния на здоровье
человека. Перед установлением стандартизованных терминов должны быть решены три проблемы.
4.5.2 Определение диаметра частиц с учетом биологических особенностей
Диаметр не является абсолютной мерой характеристик частиц, но зависит от метода измерений.
Проникание частиц и их осаждение в дыхательных путях традиционно описывали в терминах аэроди-
намического диаметра частиц, определяемого как диаметр сферы плотностью 1000 кг/м
3
, которая про-
являет аналогичное аэродинамическое поведение, что и исследуемая частица. Однако при диаметре
менее приблизительно 500 нм поведение частиц в большей степени определяется диффузией, чем
аэродинамикой. Таким образом, в нанометровом диапазоне более уместно определять диаметр частиц в
показателях диффузионных характеристик. Диаметр электрической подвижности, определяемый как
диаметр сферической частицы с той же самой электрической подвижностью, что и исследуемая части-
ца, дает хорошее представление о диффузионных характеристиках и сравнительно прост для измере-
ния. Этот диаметр может оказаться подходящим для описания частиц в нанометровом диапазоне, где
вероятность осаждения и последующая биологическая реакция будут зависеть от параметра, равного
или приближающегося к значению диаметра электрической подвижности. Однако вероятно, что форма
и, возможно, плотность некоторых частиц будут обуславливать их поведение в дыхательных путях,
которое нельзя прогнозировать на основе диаметра электрической подвижности. Например, до сих пор
не ясно, как диаметр электрической подвижности связан с физическими свойствами углеродных нано-
трубок и как они будут вести себя при последующем вдыхании.
4.5.3 Важность размера частиц с биологической точки зрения
Принято ограничивать размер наночастиц сверху значением 100 нм, хотя он обычно не связан с
поведением частиц в дыхательных путях после их осаждения. В отношении вопросов здоровья челове-ка
можно дать определение наночастиц, основанное на вероятности их осаждения в легких [см. рису-нок
1, кривые для доли частиц, осажденных в альвеолярной области (вдыхание через нос и рот)].
Кроме того, соответствующее определение может потребоваться для учета особенностей влия-
ния размера и других физико-химических свойств частиц на их перемещение после осаждения. При
диаметре частиц менее 200—300 нм их физические свойства не только будут определяться размером,
но и изменяться. При уменьшении размера частиц кривизна поверхности, расположение (и доля) ато-
мов на поверхности частицы и зависящие от размера квантовые эффекты, такие как квантовое ограни-
чение, в значительной степени определяют их поведение. Эти свойства могут быть выражены у частиц
с размером значительно больше 100 нм, включающих составляющие с размером менее 100 нм, таких
как агломераты наночастиц с малыми фрактальными размерами.
4.5.4 Важность образования агломератов/агрегатов наночастиц
В настоящее время неизвестно, одинаковым или разным биологическим действием обладают от-
дельные наночастицы, осажденные в дыхательных путях, и крупные агломераты или агрегаты наночас-
тиц, состоящие из такого же объема вещества. Если агломераты или агрегаты наночастиц полностью
разрушаются
при
осаждении,
то
вероятно,
что
результирующее
биологическое
воздействие
будет