Презентация доклада начальника лаборатории анализа риска

РНЦ «Курчатовский институт»
Вопросы безопасности при разработке,
производстве, использовании и утилизации
продукции наноиндустрии
Демин В.Ф.
начальник лаборатории анализа риска
РНЦ «Курчатовский институт»
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
1
Актуальность НИР по «нанобезопасности»
С 2004 г. было подготовлено более 50 национальных и международных
обзоров относительно возможных рисков развития нанотехнологий (НТ)
и использования наноматериалов.
Их выводы:
 Существуют потенциальные риски для здоровья человека и окружающей
среды от производства и использования некоторых наноматериалов;
 Знания об этих рисках и способах обращения с ними недостаточны;
 С развитием НТ и расширением использования наноматериалов риск
увеличивается; количество нанотехнологий, наноматериалов и способов
их использования растет быстрее, чем возможности компетентных
организаций проводить их анализ;
 Существует опасность несанкционированного использования НТ и их
продуктов в опасных целях (терроризм, производство оружия массового
поражения и др.);
 Серьезную опасность представляют субмикронные частицы в атмосфере,
источником которых являются традиционные производства,
автомобили, природные процессы.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
2
Актуальность НИР по «нанобезопасности»
С 2004 г. было подготовлено более 50 национальных и международных
обзоров относительно возможных рисков развития НТ и использования
наноматериалов.
Их выводы (продолжение):
Референтный список наноматериалов
• фуллерены,
• углеродные нанотрубки,
• наночастицы углерода, серебра, железа, оксида титана, оксида церия,
оксида алюминия, оксида цинка, диоксида кремния,
• наноглины,
• дендримеры,
• квантовые точки;
• специфические биоагенты.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
3
Актуальность НИР по «нанобезопасности»
Востребованность результатов НИР
Необходимы для поддержки принятия решений
и действий по:
 техническим и организационным защитным мерам,
 разработке нормативно-правовых документов
(нормы безопасности и др.),
 санитарно – гигиеническому мониторингу и защите,
 медицинским мерам защиты здоровья,
 гидрометеорологическому мониторингу
 и др.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
4
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Основные направления НИР
1.
2.
3.
Разработка физических методик и приборов для
детектирования и дозиметрии НЧ/НМ.
Исследования фармакокинетики/токсикокинетики
НЧ/НМ в живых организмах и процессов переноса
и накопления потенциально опасных НЧ/НМ в
объектах окружающей среды.
Развитие средств защиты от воздействия НЧ/НМ.
(продолжение на следующем слайде)
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
5
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Основные направления НИР (продолжение)
4.
5.
6.
Развитие и применение средств оценки и анализа
риска воздействия НЧ/НМ на человека и
окружающую среду.
Исследования по проблеме защиты нанотехнологий
и наноматериалов от несанкционированного
использования; национальный и международный
контроль за нераспространением опасных нано-,
нанобиотехнологий и наноматериалов.
Информационно-аналитическое обеспечение НИР
по проблемам безопасности нанотехнологий и
использования наноматериалов.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
6
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Организация и ресурсы выполнения НИР
Тема 3.5 Тематического плана НИР РНЦ КИ
«Безопасность нанотехнологий и наноматериалов»
Лаборатория
анализа риска
ИЯР
Исследовательский реактор
(ИР-8)
Отдел охраны
природы УЭБТ
Ин-т
молекулярной
физики
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
7
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Организация и ресурсы выполнения НИР
Внешние ресурсы
1. Участие в федеральной целевой программе «Развитие
инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на
2008-2011 годы»
комплексный проект
«Создание проектов нормативно-правового и методического
обеспечения комплексной системы безопасности в процессе
исследований, освоения, производства, обращения и
утилизации наноматериалов в Российской Федерации»
2. Проект МНТЦ № 3547
и др.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
8
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Организация и ресурсы НИР
Внешние связи
Отделы
РНЦ КИ
Уральскиий
электрохим.
комбинат,
Росатом
ФМБЦ им.
А.И.Бурназяна
ФМБА
НИИ питания
РАМН
НПО Луч,
Подольск,
Росатом
НИИ ЭЧ ГОС
им.
А.Н.Сысина
РАМН
МГУ
физфак, химфак,
биофак
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
9
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Основные направления НИР
Задачи и результаты
1.
Разработка физических методик и приборов для
детектирования и дозиметрии НЧ/НМ.
2.
Исследования фармакокинетики/токсикокинетики
НЧ/НМ в живых организмах и процессов переноса
и накопления потенциально опасных НЧ/НМ в
объектах окружающей среды.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
10
Комплекс методик и технических средств для
исследований фармако-, токсикокинетики НЧ/НМ
Метод
Установки, аппаратура
Нейтронная активация
Исследовательский реактор ИР-8 …
-спектроскопия
-спектрометры NOKIA, …
Рентгеновская
Оборудование и аппаратура ИКИ,
дифрактометрия,
пучки и аппаратура КИСИ
малоугловое
рентгеновское рассеяние
Мёссбауэровская
спектрометрия
Оборудование и аппаратура ИМФ
Фотон-корреляционная
спектроскопия
ЯМР
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
11
Стабильные и радиоактивные изотопы
в методе «меченых атомов»
Исходный
стабильный
изотоп
Содержание в Радиоактивный
природной
изотоп (метка)
смеси, %
из n-захвата
T1/2,
сут.
E ,
кэВ
58Fe
0,28
59Fe
44,5
1099,2; 1291,6
64Zn
48,6
65Zn
244
1115,5
109Ag
48,2
110mAg
250
657,8; 884,7
197Au
100
198Au
2,27;
2,7
411,8; 214,9; 97,2
74Se
0,89
75Se
120
136; 264,7; 279,5
В перспективе также Ti, углеродные нанотрубки и фуллерены
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
12
Нейтронно-активационный анализ и метод
«меченых атомов»
Технологическая схема эксперимента
Биогенный элемент
Облучение
тепловыми
нейтронами
в реакторе
Подготовка
препарата
(биоген. элем.)
Абиоген.
элемент
Подготовка
и введение
препарата
животным
Изготовление
биообразцов:
отдельные
органы,
биоткани,
выделения
Гаммаспектрометрический
анализ
Обработка и
представление
результатов
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
13
Исследования фармакокинетики НМ
Некоторые результаты
(1 мкг Zn – 50 Бк)
Временная зависимость накопления и вывода цинка (по 65Zn в Бк)
в различных органах подопытных крыс после введения
в желудочно-кишечный тракт 1мг суспензии наночастиц оксида цинка в воде.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
14
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
3. Развитие средств защиты от воздействия НЧ/НМ
Задачи:
 Разработка фильтров нового типа (нанофильтров) для
сверхвысокой фильтрации наночастиц.
 Разработка нанофильтров, дезинфицирующих от микроорганизмов
(вирусы, бактерии), на основе наночастиц благородных металлов
(Ag, Pd, Pt) и TiO2 , нанесенных на пористую основу.
 Разработка диффузионных батарей для анализа размеров частиц по
величине их коэффициента диффузии, электрические
классификаторы наночастиц по величине их электрической
подвижности.
 Биологические пробоотборники патогенных наночастиц (вирусы,
бактерии и т.п.).
 и др.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
15
Программа НИР по безопасности РНЦ КИ
Основные направления НИР
Задачи и результаты
4. Развитие и применение средств оценки и
анализа риска воздействия НЧ/НМ на
человека и окружающую среду.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
16
Развитие средств оценки риска
Современные средства оценки риска:
• методика оценки риска,
• компьютерные
- базы данных,
- расчетные и сервисные программы.
Средства оценки риска для воздействия НМ/НЧ могут
быть разработаны с использованием огромного опыта
развития подобных средств для других источников
вреда (ионизирующее излучение, воздействие вредных
химических веществ и др.), накопленного в РФ и за
рубежом в течение последних десятилетий.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
17
Факторы опасности и примерное время (T )
начала развития средств оценки риска
T, годы
70-80– ые
20 в.
Факторы опасности в оценке риска
Ионизирующее
излучение
20 в.
 2000 г.
Природные
катастрофы
Химическое
загрязнение среды
обитания человека
80-90– ые
90-ые
20 в.
Аварии в
промышленности и
на транспорте
Другие
физические
факторы
Микробиологические
факторы
Социальные
факторы
Глобальное
изменение климата
Нанотехнологии
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
18
Роль оценки риска
Из опыта обеспечения радиационной безопасности
1000
200
Персонал
Предел дозы, мЗв/год
100
50
20
10
5
Отдельные лица
из населения
1
1
Данные токсикологии,
детерминирован. эффекты
0.1
1920
1930
1940
1950
Эпидем. исследования
оценка риска
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Календарный год
Изменение со временем дозовых пределов и подходов к ним
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
19
Развитие методологии оценки риска
Современное положение (РНЦ КИ)
1. Развитие (на базе накопленного опыта) единого
подхода к оценке риска для разных его источников,
включая воздействие НЧ/НМ
2. Сотрудничество с медицинскими НИИ (НИИ ЭЧ
ГОС им. А.Н.Сысина РАМН, ФМБЦ им.
А.И.Бурназяна ФМБА, НИИ питания РАМН и др.)
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
20
3 уровня методики оценки риска
Общая методика
Любой источник
опасности
Частная методика
Конкретный
источник
опасности
Упрощенная методика
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
21
Методология оценки риска (1)
Развитая частная методика
общая методика оценки риска,
зависимость «доза» – эффект для рассматриваемого
источника риска, полученная в виде повозрастных
коэффициентов смертности или заболеваемости;
общегосударственные или региональные медикодемографические данные (МДД).
Расчетная компьютерная система
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
22
Методология оценки риска (3)
Необходимость общего методического подхода
Такая структура методических основ оценки
риска в своем полном развитии делает более
прозрачными и сравнимыми как частные
методики, так и поддержку принятия
решений по защитным и прочим мерам от
разных источников вреда на основе анализа
риска –
Реализация принципа гармонизации подходов к
оценке опасности и установлению норм
безопасности
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
23
Регулирование безопасности (1)
Специальный показатель риска 
(для сравнения и нормирования риска):
Ущерб здоровью человека в потерянных годах жизни,
отнесенный к годовой экспозиции (годовой дозе, году
пребывания под риском и т.п.):
 = годовая «доза» (экспозиция) ущерб от единицы
«дозы» (экспозиции)
Размерность  :
[год (потеря) /год]
Условно безразмерная величина: потерянная доля года
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
24
Регулирование безопасности (2)
Предложение:
универсальные нормы безопасности n
 0.0007 - население
n = 
 0.01 - производственный персонал
Основные отраслевые нормы безопасности
Производные (вторичные) нормы безопасности
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
25
Структура установления норм безопасности
на единой основе оценки риска
в разных сферах человеческой деятельности
Основные универсальные
нормы безопасности
Основные отраслевые НБ
Промышленная
безопасность
Химические
вредные
вещества
Ионизирующее
излучение
Нанотехнологии
и
наноматериалы
Производные (вторичные) НБ
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
26
Заключение (1)
1. Накопленный опыт позволяет разработать
современную методику оценки риска для
воздействия НЧ/НМ, как и для других вредных
факторов, во всех ее необходимых положениях,
включая общую методическую часть, переход к
частной и упрощенной методикам.
Проблема: внешние входные данные (зависимость
«доза» - эффект)
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
27
Заключение (2)
Круглый стол 15.10.2010
5. Исследования по проблеме защиты
нанотехнологий и наноматериалов от
несанкционированного использования;
национальный и международный контроль
за нераспространением опасных нано-,
нанобиотехнологий и наноматериалов.
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
28
Заключение (3)
Условия успешного выполнения НИР по
«нанобезопасности»
1. Координация НИР в разных подразделениях РНЦ КИ
2. Сохранение и поддержка сотрудничества с другими НИИ
3. Координирующая роль секции «Нанобезопасность» НОР
4. …
Ежегодная конференция
НОР, 14, 15 октября 2010 г.
29
Базовые величины (1)
Распределение n(e) населения по возрасту
(нормировано на 100000 чел.)
80
Возраст, лет
year
Муж.
РФ, 1989
60
РФ, 2003
РФ, 1999
40
Европейский стандарт
20
0
0
400
800
1200
1600
2000
n(e)
30
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ
1. Проблема обеспечения безопасности наноматериалов /
нанотехнологий (НТ) для человека и окружающей среды реально
существует и актуальность ее возрастает по мере развития НТ.
2. В развитых странах эта проблема постоянно находится в поле
зрения научной общественности, государственных органов и
средств массовой информации.
3. Принципы построения системы обеспечения безопасности НТ
такие же как в радиационной, химической , биологической
безопасности и совместимы с общей теорией рисков безопсности.
4. Имеется явный дефицит «входных данных» (зависимостей дозаэффект, эпидемиологических исследований для анализа
стохастических эффектов, процессов миграции в окружающей
среде…), а также специализированных методик измерений и
приборного обеспечения.