生活中的纺织品:明确纳米技术的风险

纺织工业利用纳米技术——特别是纳米整理和纳米涂层技术——其在表面性能和耐久性能方面的巨大优势。然而，越来越多的专家在呼吁对这项新技术所具有的可能的风险和威胁进行近距离的观察。

在纺织领域，纳米技术可能会带来怎样的威胁呢?北卡罗来纳州立大学(NCSU)纺织领域的助理教授HoonJoo Lee认为，纺织品中的纳米技术会非常危险，显而易见的原因是纺织品的广泛存在性。“除了吃的食物，与我们关系最密切的就是纺织品了，”她说，“我们一直在接触织物。”

不是新生物

从一方面讲，新生的纳米技术世界对纺织品来说可能并不全是新生的。专家说，我们已经生活在纳米整理技术中好多年了，仅是没有称呼它们为纳米整理而已。“很多纺织整理技术一直都是纳米——自从上世纪70年代第一次问世以来，它们就已经达到纳米级别了。只不过是最近它们才被用。纳米’来描述。”杜邦的技术员RobetBuck指出。

“很多这样的技术都不是新的。”James Delattre也同意这一观点，他是Nanohorizons市场与产品开发部的副总裁，“消光剂应用在聚酯产品中已经有几十年了，它就是纳米级别的。使用纳米技术的纺织品并不能都被印上新材料的标志。”

定

义纳米

最近，这个术语的意义偏离了其“小于100纳米”的严格定义，而变成了相对宽松的“特别的小”的意思。

“‘纳米’一词更多地被用于销售用语中，而很少代表其真正的纳米尺寸的意思。”Stephen Coulson介绍，他是P2i的首席技术主管，“很多‘纳米技术’的整理并非真正的纳米——仅是达到微米的水平。”

“而且，只是作为纳米级别的材料本身不必对风险有特别的担心，”Buck说，“我们真正要确定的是这些材料是否因为其大小的原因而具有独特的性能。而且如果是的话，我们需要确定的是，是否这些性能会带来需要理解和控制的潜在风险。”

NCSU纺织学院的Peter Hauser教授介绍说，凭借等离子体技术应用在织物上的纳米厚度的涂层和个体的纳米微粒是不同的。“人们并没有暴露在个体的纳米粒子下。”他说。Coulson也认为，纳米涂层与平常的涂层相比没有更多的风险，“我们的工序不能创造纳米粒子，它只是非常薄，纳米厚度而已”。

毒性

那么什么是风险呢?纳米材料有多危险呢?它们对人类的毒性又如何?对环境呢?来自德克萨斯州立大学的Walt Trybula教授说，一个问题是，目前科学监管机构也不知道所有的答案，这在某种程度上是因为纳米级的材料很难测量。“我们需要对纳米级的材料有更好的理解，”他提出，“我们需要按一定顺序的量值来测量，这样比目前最好的设备所得的结果要好。”

美国自然资源保护委员会(NRDC)的高级科学家Jennifer Sass警告说，正是这种使产品在纳米级别更具有使用性能的特点，可能会使产品更具毒性，或更有生物利用度。“纳米粒子不会必然地待在你放置它们的地方：它们会让你惊诧的。”Trybula说。

Thomas Stegmaier，在Denkendor啪纺织技术与工艺工程研究所(ITV)里负责纺织技术、表面整理和环境技术的研发。他说，概括纳米材料的毒性表似乎是不可能的，因为不是所有的纳米粒子都有相同的物理化学特性。“对风险的评定来讲，有两个变量是关键性的：物质的危害性以及生物在物质中的暴露程度”。

stegmaier还指出，纳米粒子暴露的途径，如“吸入、皮肤接触、口服、通过眼睛”等都应该考虑到，并根据暴露的风险确定哪个是“最相关”的。综合其他专家的研究，Stegmaier的研究提出，肺是吸收纳米粒子的最关键器官。在超过130 m2的范围内，空气传播的纳米粒子能够沉积在肺部的气体交换地带，这里为血液提供的细胞壁非常薄，这样纳米粒子能够通过血液循环，传送到人体的很多地方。NCSU的环境和分子毒理学部的助理教授JamesJames C.Bonner也同意纳米粒子“能够到达肺的深处，并且(比起较大的粒子)更有毒性的潜在威胁”。

消费者安全

根据Lee的观点，一些研究人员说，纳米粒子很容易通过皮肤组织被吸收。一旦织物上的纳米粒子被吸收进消费者的皮肤，就没有什么能够阻止它移动到人体的其他地方了。“纳米粒子选择其他的纳米粒子，逐渐凝聚成更大的粒子，”Lee说道，“这样会给人类的身体带来问题：这种现象会在暴露后几个月或者几年后在血液中体现出来。”

然而，Hohenstein研究所的功能与护理部的首席科学家Jan Beringer认为，纳米整理一应用在织物上它就是安全的。“摩擦(仅会)破坏较大的粒子——从这个观点看，它们已经不是纳米粒子了，它们要大很多。一旦放入基体中，如织物，纳米粒子就变成了基体的一部分。”Bonner也同意“如果纳米粒子在基体中，它们就不会轻易地散失出来”的观点。

另一方面，Lee发现，在洗涤测试中，“我们看见纳米粒子的减少，所以我们知道它们到别的地方去了，但是不知道它们去了哪里，或什么时候离开的”，她说，“我们能测量减少量，但不清楚纳米粒子的消失是由于洗涤的磨损，还是织物与皮肤的摩擦”。

劳动者的安全

消费者的暴露机会可能确实非常有限，但是这对在整理32U的劳动者来说就是另外一回事了。“劳动者暴露在加IT序中，也在最终产品里。”Bonner说。

Bonner提到，美国国家职业安全和健康研究所(NIOSH)还没有适当的纳米粒子安全暴露水平的指南。Trybula说，美国职业安全和健康管理局(0SHA)目前对暴露在大量纳米粒子中的情况也没有适合的通行安全或标识措施。

Stegmaier提到，最近的大规模研究项目如“纳米护理”特别调查了纳米粒子对劳动者的威胁。一系列的与工业相关的纳米粒子被测试并确定其毒性以及在生物机体中的结合作用。“纳米护理研究得出了重要的结论：高剂量时，各种纳米材料会引发炎症：然而，这是对外来粒子的典型反应，而不是对具体的纳米粒子。没有一种被测试的材料在低剂量的时候表现出严重的毒性或生物影响性”。

环境安全

如果我们接受人类在纳米技术下是相对安全的观点，那么这是否意味着其他任何事情也是一样呢7纳米技术是否会对环境有威胁? Sass说，研究人员要观察一种产品的最终生命：“是否被燃烧、回收或丢进垃圾场7纳米粒子会释放吗7它怎样影响安全性?”她问道。Bonner认为这样的研究应该以纳米纺织品随时间变化的表现为课题，并对纺织品的最终去向特别关注。

Beringer说，近来Hohenstein参与了一项对纳米整理纺织品在水洗和环境中生命周期的评估。他说，这是一个德

国政府研究部门的公益基金研究项目，“由16个组织联合进行，包括学校、政府部门、NGO和纺织企业”。

风险评估

研究是重要的，但是公司怎样利用纳米技术评估并降低风险呢7专家一致认为，很重要的一点是要至少意识到应用纳米技术可能会有风险。“我们假设如果批量规模的材料是安全的，那么纳米级是安全的，就是无根据的假设。”Sass说。

另一方面，Beringer认为没有理由去恐慌。“现在用在纺织品纳米整理技术中的纳米粒子有二氧化硅、银和二氧化钛：这些物质的纳米形态在自然界中都有发现，人们早已暴露在这些物质的纳米形态下，火山烟雾、蜡烛烟或任何碳燃烧的物质都是纳米粒子的来源。”，他说。Stegmaier又将森林火灾和海盐粒子补充为空气中纳米粒子的天然来源，而汽车和加热器则是纳米粒子的“人工”来源。“大量的纳米粒子排放物在工业加工中产生，如焊接。”他指出。

尽管普通纳米材料可能风险较低，“但是要完成风险评估，还是需要劳动者或消费者暴露在这些纳米材料中的信息。”Stegmaier说。为了评估和降低纺织品上的纳米技术所带来的特定的风险，且“为了回答消费者导向的问题，即是否带有纳米粒子的纺织品整理会成为危险的来源”，Stegmaier说，“了解在什么压力下，什么样的纳米粒子会释放，并以何种方式集结等问题是很有必要的。需要收集暴露数据，并通过暴露数据和毒理学数据结合的方法或通过阈极限比较暴露数据的方法实现一个深刻的风险评估”。

Delattre同意“所有的化学物质都应该被认真对待。任何公司要发展新产品，如纳米或其他的，都要发展环保的、健康的及评估和工艺安全的。”他相信，“经过深思熟虑的工艺开发能降低风险并减少劳动者的暴露量”。他说：“通过第三方的生物检测来定性风险的内容很重要。”Delattre也相信“第三方认证，如Oeko-tex，作为消费者的安全保障是很重要的”。

Buck说，为了有助于风险的评估和降低，杜邦与环境保护基金会合作，发布了“纳米风险框架”，为公司从产品安全管理的视角看纳米技术，帮助他们正确地了解在使用、处理和丢弃纳米材料时可能面临的风险。

规章制度和检测

公司使用纳米技术的主要风险之一，不是来自技术本身，而且也不会对健康和安全产生影响——而是监管制度的缺少。制度应该从未来技术的使用就决定是否禁止或限制。

问题的一部分是，这是一个广泛的领域，规章制度在处理问题的时候存在问题。“每个人对纳米技术都有不同的理解和定义，”Lee说，“美国环境保护局(EPA)对纳米粒子或纳米材料还没有一个明确的定义。目前，他们是根据化学性能而不是尺寸来看纳米粒子的。”

Beringer说，问题的另外一部分是，规章制度没有足够的数据说明某种纳米技术是危险或安全的，因此，没有立法的基础。Bonnet和Beringer都认为，对相关的毒性研究有必要开发一种有效的筛选试验。

为了确定并定量空气中的哪种纳米粒子“在加工或使用过程中，从纤维基底的材料中释放出来，ITVDenkendor研发了一个新的测试方法。粒子的浓度、粒子的尺寸描述、粒子的化学性能和粒子的形式等信息都可以通过这个方法测得。且这四方面的性能信息能够用于风险评估”。

最近，Schweizerische Unfallversicherungsanstalt SUVA(瑞士国家意外伤害保险组织)开始监测瑞士的一些加工厂，这些工厂利用瑞士西北应用科技大学的气溶胶与感官技术研究所开发的设备处理纳米粒子(包括那些准备用于纺织品的)。这是一种以电池为动力的仪器，能放在工人的背包里携带，可检测一定时间内，工作环境中的纳米粒子。这种设备每隔1秒测量一次空气中的粒子，并在6小时后记录数据。

应用的重要性

目前为止，从研究中发现的一个问题是，如果把纳米粒子应用到纺织品表面，就健康性和安全性而言，应用的方法很重要。“对于所有的纺织整理来说，如何把它们放在一起的过程导致了结呆的不同。”Buck说。

“如果用纳米整理的水溶液处理织物，并让其自然干煤，则只能靠范德华力使纳米粒子固定在织物上，最终它们会到别的其他地方。”Lee说。很多纳米整理都使用这种方式，因为这种整理方式最经济和方便。“但是因为纳米粒子并不是用化学方法嫁接到纤维上的，它们有转移到人体或进入环境的可能。”她说。

为了确保纳米粒子变成基体的一部分，适当的涂层或粘合技术是必要的。“我们的测试表明，纳米粒子基涂层的相关的释放物能够通过正确地使用纺织助剂以及加工技术来预防。”Stegmaier说。“纳米粒子需要耐久地附着在纤维，”Lee说，“如果纳米粒子被嫁接到表面，它们会变得更加安全。”

结论

当考虑纺织品上应用纳米技术的潜在风险时，什么因素是重要的呢?

首先定义是重要的。当说到织物上的纳米技术时，你指的是那种“真正”的具有特殊的物理性能纳米粒子，且这些性能是由大尺寸的相同材料所证明过的7或你提到的是纺织纤维的纳米涂层应用，或是其他一些变种的微型技术?

纳米粒子或涂层特殊的化学性是最重要的，以此来测试纳米尺寸物质的相关毒性。

纳米技术在织物表面的应用也是很关键的。在基体中的纳米及其结合的纤维本身基本没有潜在的伤害。从长远来看，如果纳米技术泄露并损害人类的生命或环境，那么较低价格的应用可能就没有那么便宜了。

最后，纳米技术会比应用到纺织品上的其他化学技术更危险吗?Buck说化学品供应商和纺织整理人员“需要评估所有材料的风险”。Delattre也认为“环境和劳动者安全是需要永久关注的话题。持续地监测和改进并不是一个‘纳米技术’的课题：而是一个很好的企业课题”。

“我们应该对这种风险放轻松”，Lee说，未来在纺织品上应用的纳米技术，比起人类每天吃的药物来，几乎对人类的健康没有任何副作用。但是，她说，“我们还是需要对纳米技术的安全性做很多研究。”

参考文献：

[1]Stegmaier,Thomas，et al，“Test Method forthe Emission ofNanoparticlesfrom TextilesinAir,”ITVDenkendorf,June24,2010。

[2]LeRer from SUVA，provided by Schoeller Textil AG。

(文章来源：www.aatcc.org)