“新污染物”是对人类健康或环境构成感知、潜在或实际威胁，但缺乏公开卫生标准的一类化学物质或材料，其出现可能是因为发现了新来源或新途径，也可能是因为开发了新的检测方法或处理技术。纳米材料是新污染物的一个典型例子，由于其独特的性质，被广泛应用于科学、环境、工业和医疗领域，但其环境健康和安全数据的缺乏引发了公众的担忧。已有指导文件概述了新污染物中纳米材料的情况，包括其物理和化学特性、潜在的环境和健康影响、现行指南、检测和处理方法以及其他信息来源。

什么是纳米材料？

纳米材料是至少一个维度上具有＜1 μm（1 000 nm）尺寸结构的各种纳米尺度物质，例如纳米颗粒，至少有两个维度在1~100 nm之间。根据来源，纳米材料可分为三类，即天然的、次生的和经过设计改造的，示例见表1。具有特殊性能的工程纳米材料，需要人为通过某些化学、物理过程或两者结合进行生产，如自组装（从原子和分子）或研磨（从宏观规模的对应物），可能会通过工业和环境应用或纳米材料的不当处理释放到环境中。与相同材料的大颗粒相比，纳米材料的纳米尺寸效应使其具有独特的化学、生物和物理性质，从而被应用于各种领域。目前市场上有1 000多种含有纳米材料的消费品。

纳米材料如何影响环境？

固体废物、废水、直接排放或意外泄漏导致纳米材料可能通过风或雨水径流输送到水生系统。纳米颗粒在环境中的停留时间和传输在很大程度上取决于材料的性质，如表面化学、粒径大小以及环境介质中的生物和非生物过程。根据这些特性，纳米颗粒可能作为单个粒子停留在悬浮液中，或聚集形成更大尺寸的纳米颗粒，溶解或与其他材料发生反应。由于纳米颗粒粒径很小，重力沉降速度较慢，一些纳米材料可能会在空气和水中停留更长的时间，比同一材料的较大颗粒传输距离更远。纳米材料在多孔介质中的迁移率受其附着在矿物表面形成聚集体的能力的影响。例如，易附着在矿物表面的纳米材料在地下水含水层中的流动性可能较差；更小的纳米材料能够进入土壤颗粒之间的夹层空间，在被困在土壤基质前，这种纳米材料可以迁移更远的距离；粘性土壤更容易稳定纳米材料，并加大纳米颗粒的分散性。通过添加表面涂层，可以影响纳米材料在多孔介质中的表面化学性质，从而影响其迁移率。例如，TiO2在土壤中可能是无害的，但一旦添加表面涂层，可能会造成水环境问题。纳米材料对野生动物物种的影响仍处于研究阶段。一些研究报告了水生生物，特别是鳟鱼，暴露于纳米TiO2后的氧化应激和病理变化。据报道，一些纳米材料具有光敏性，但尚未对其在大气中的光降解敏感性进行研究。纳米材料生物降解的潜在机制是目前研究的热点。研究发现一些富勒烯，如C60和C70，会在几个月后被生物降解。许多纳米材料含有固有的、不可生物降解的无机化学物质（如金属和金属氧化物），可能不易生物降解。近期的一项现场研究表明，当纳米零价铁（nZVI）被乳化形成乳化零价铁（EZVI），nZVI颗粒通常会团聚，颗粒的尺寸明显大于纳米级，从而降低了nZVI在地下的迁移率。尽管nZVI被广泛用于场地修复，但关于其在环境中的停留和传输的信息有限。尽管粒径较小、流动性增强可能有助于提升修复效果，但关于此类纳米材料是否会迁移到受污染的羽流区域之外、并持续存在于饮用水含水层或地表水中的研究数据尚不充足。

接触纳米材料的途径有哪些？

人体可能通过摄入、吸入、注射和皮肤接触暴露于纳米材料，具体取决于纳米材料的来源和人类的活动。在工作场所，吸入是一种公认的接触途径。纳米材料的小粒径、溶解度和较大的比表面积使其能够从沉积位点（通常在肺部）转移，并与生物系统相互作用。当纳米材料为水溶性时，循环时间急剧增加。纳米颗粒粒径越小，肺部沉积和潜在毒性的可能性越大。研究表明，纳米材料由于粒径小，有可能同时通过血脑屏障（BBB）和胎盘。例如，近期的一项研究表明，当注射高剂量时，纳米锐钛矿TiO2可以通过小鼠的血脑屏障。一些类型的纳米材料转移到系统循环中，可能到达肝脏和脾脏这两个主要的排毒器官，并进一步循环分布，产生心血管和其他的肺部影响。在人体中，尽管大多数吸入的碳基纳米材料留在肺部，但只有不到1%的吸入剂量可以到达循环系统。使用防晒产品可能会导致皮肤暴露于纳米材料（TiO2和ZnO），取决于防晒产品的性质和皮肤状况，健康的皮肤表皮可以阻止纳米颗粒迁移进入真皮；然而，正如量子点和纳米银所显示的，受损的皮肤可能允许纳米材料穿透真皮并进入淋巴结周围区。通过饮用水或进食（例如鱼类），其中包含的纳米材料可能被摄入。

纳米材料对健康有什么影响？

没有足够的科学数据来确定纳米材料在现实的暴露场景下是否会对人类健康产生不利影响。纳米材料对健康的影响因其特性而异。根据其电荷和颗粒大小，纳米材料可以诱导不同程度的细胞损伤和氧化应激。此外，颗粒涂层、粒径、电荷、表面处理和紫外线辐射的表面激发可以改变纳米颗粒的表面性质，从而改变纳米材料的团聚和生物效应。一些纳米颗粒可能产生活性氧（ROS），导致膜损伤，包括膜渗透性和流动性的增加，使细胞可能更容易受到渗透压或营养吸收受损的影响。当培养细胞暴露于各种金属的纳米材料（如含钛和铁的纳米材料）时，纳米材料可能被吸收并进入单独的金属通常无法到达的组织层。这种吸收和破坏机制通常被称为“特洛伊木马效应”，纳米颗粒似乎会“骗过”细胞让它们进入，一旦进入，有毒金属就会显著增加这种材料的破坏作用。含金属的纳米材料可能通过释放有害的微量元素或化学离子对细胞产生毒性。例如，银纳米颗粒可能释放银离子，这些银离子可以与蛋白质相互作用并使重要的酶失活；已知量子点中使用的铅和镉对生殖和发育具有毒害作用。然而，由于各种因素，如来源中的金属浓度，对纳米材料释放的金属量的估计非常粗略。研究表明，纳米材料可以通过与血液中的蛋白质结合来刺激或抑制免疫反应（或两者兼有）。

针对纳米材料

现有什么指导方针或卫生标准？

目前，没有特定的标准，仅根据纳米材料的粒径对其进行监管，部分适用于美国的法规内容如下。许多可用的纳米产品都受美国食品药品监督管理局（FDA）监管，如化妆品、药品和防晒产品。FDA根据散装材料成分或产品的安全评估对这些产品进行监管。例如，FDA对nZVI的监管，与对所有形式的铁和碳纳米管的监管相同。农药中NP的存在可能会影响EPA对该产品是否对环境造成不合理的不利影响的评估，评估基于《联邦杀虫剂、杀菌剂和灭鼠剂法案》（FIFRA）。根据《有毒物质控制法》（TSCA），许多纳米材料被视为“化学物质”，因此需要遵守该法案的要求。EPA已经确定，碳纳米管应遵守TSCA第5条的要求。根据TSCA，EPA也可以对被认为是现有化学品的纳米材料进行监管。EPA正在制定一项重要新用途规则（SNUR），要求制造、进口或加工基于TSCA清单上所列化学物质的新型纳米材料的人员至少在开始该活动前90 d向EPA提交重大新用途通知（SNUN）。如果纳米材料进入饮用水或被添加到井水中，会受到《安全饮用水法》的约束。然而，目前还没有根据纳米材料的粒径为其建立最大污染物水平目标（MCLGs）和最大污染物水平（MCLs）。根据《综合环境反应、赔偿和责任法》（CERCLA）和《资源保护和回收法》（RCRA），可以对废物处理场纳米材料的风险进行评估和解决。根据《清洁水法案》（CWA）第402条的规定，向美国水域排放含有纳米材料的物质需要获得《清洁水法案》许可证的授权。EPA可以根据《清洁水法案》在许可证中规定特定化合物的排放限制。如果确定纳米材料在空气中的存在会危害公众健康和福利，也可以根据《清洁空气法案》对其进行监管。职业健康与安全管理局（OSHA）已经批准了21个州的计划，使他们能够为私营行业的工人采用联邦安全标准,这允许各州采用指导方针来管理工作场所的纳米材料风险。美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）制定了关于纳米材料的职业安全与健康影响、以及应用的临时指南，包括使用有效的控制技术、工作实践和个人防护设备。

地方标准、指南：2006年，加利福尼亚州伯克利市通过了第一项专门针对纳米材料的地方法规，要求所有制造或使用纳米材料的设施披露现有的毒理学信息。2010年12月，加利福尼亚州有毒物质控制部门（CA DTSC）向某些纳米氧化物和纳米材料的制造商发出正式要求，要求提供有关化学和物理性质的信息，包括分析测试方法和其他相关信息。 其他几个州有社区知情权法，授权比联邦法律更广泛的报告或披露，这可能提供了在设施使用或生产纳米材料时要求报告的权限。

纳米材料有哪些检测和表征方法？

纳米材料的检测、提取和分析具有挑战性，因为它们的小粒径、独特结构、物理和化学特性、表面涂层以及在环境中的相互作用，包括团聚和螯合。分析环境样品中的纳米材料通常需要同时使用多种技术，包括使用与颗粒计数器、形态分析和/或化学分析技术相结合的粒度分离技术。气溶胶分馏技术（差分电迁移率分析仪和扫描电迁移率粒径谱仪）利用带电纳米材料在电场中的迁移率特性获得粒径分数，用于后续分析；多级撞击采样器根据纳米颗粒的空气动力学迁移特性来分离纳米颗粒部分。气溶胶质谱仪通过汽化悬浮在气体和液体中的纳米材料、以及在质谱仪中分析产生的离子，从而对其进行化学分析。膨胀冷凝核计数器通过绝热膨胀和光学测量来测量、推导气体悬浮液中的纳米粒子密度。目前可用的仪器可以检测小至3 nm的纳米粒子。尺寸排阻色谱、超滤和场流分离技术可用于液体介质中纳米材料组分的粒径分馏和收集。纳米颗粒组分可以使用动态光散射进行粒度分析，使用质谱进行化学表征。电子显微镜是分析纳米材料特性的主要方法之一，扫描电子显微镜和透射电子显微镜可用于确定10nm以下纳米材料的大小、形状和团聚状态。原子力显微镜是一种近期发展起来的技术，能够在空气和液体介质中提供纳米级的单颗粒尺寸和形态信息。动态光散射用于表征工业制造的纳米材料，并提供悬浮液中纳米材料的流体动力学直径信息。其他分析技术包括测量晶相的X射线衍射、确定纳米材料表面化学组成和功能的X射线光电子能谱。检测和量化环境介质中工程纳米材料的方法需要进一步的研究来确定。

纳米材料的污染控制技术有哪些？

关于水和废水流中纳米材料的控制技术信息仍有限。空气过滤器和呼吸器用于过滤和去除空气中的纳米材料。地下水、地表水和饮用水中的纳米材料可以通过絮凝、沉淀、砂或膜过滤去除。

来源：EPA. Emerging Contaminant -Nanomaterials.

https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi/P100EIW9.PDF?Dockey=P100EIW9.PDF