Možné riziko výskytu uhlíkatých nanočástic v pevných produktech hoření. Nanosloučeniny a životní prostředí

Úvod

Úvod

Nanočástice jsou tuhé látky, u kterých je alespoň jeden rozměr menší než 100 nm [1]. Nanočástice mohou být izometrické (všechny tři rozměry pod 100 nm), mohou mít tvar vlásečnice (dva rozměry pod 100 nm) a jemného filtru (jeden rozměr pod 100 nm). Vědní obor, který se věnuje studiu nanočástic (nanosloučenin), včetně vývoje materiálů a zařízení o nano-rozměrech, se nazývá nanotechnologie. Jedná se o interdisciplinární vědní obor, která zahrnuje klasické obory jako je fyzika, kvantová mechanika, chemie, biochemie, elektronika apod.

Zjednodušený princip odlišného chování nanočástic spočívá v tom, že fyzikálně chemické vlastnosti pevných látek nejsou stejné uvnitř materiálu a na jeho povrchu. Při zmenšení částic daného materiálu pod 100 nm začínají fyzikálně chemické vlastnosti povrchu převládat nad vlastnostmi daného materiálu a částice se začne chovat, jako by celá byla tvořená jen povrchem. Jeden z nejvýraznějších jevů tohoto procesu je silné zvýšení chemické reaktivity, a tím se předpokládá přímá úměra i vůči toxicitě.

Nanočástice se nacházejí v přírodě vedle nás odnepaměti (horský vzduch obsahuje 10³/cm³ částic). Vznikají při požárech, erupcích sopek, spalováním fosilních paliv (tepelné elektrárny, spalovací motory apod.) a poslední době vznikají také cíleně v laboratořích či ve výrobě. Pro tyto člověkem záměrně vytvářené nanočástice je v textu užíváno označení ing–nanočástice. Nanočástice našly uplatnění již v době, kdy uživatelé neznali jejich podstatu. Jako příklady můžeme uvést:

• skláři přidávali prášky z kovů nanorozměrů – viz unikátní Lykurgovy poháry ze 4. stol.n.l.
• lesklá glazurovaná keramika ze 13.–16. století
• glazury renesanční keramiky (Cu a Ag)
• koloidní roztoky
• výroba sazí
• chemická katalýza (kovové a keramické látky nanorozměrů či a nanopóry – zeolity)
• metalurgie (např. klastry Cu).

Vzhledem ke skutečnosti, že se rozměry nanočástic nacházejí pod hranicí optického rozlišení, stala se důležitým faktorem, který přispěl k rozvoji nanotechnologií, zejména nová technika. Zcela zásadní význam měl vynález elektronového mikroskopu, který umožnil spatřit a identifikovat trojrozměrnou strukturu nanočástic. Následné konstrukční změny elektronového mikroskopu v 80. a 90. letech 20. století umožnily, spolu s dalšími technikami instrumentální analýzy, identifikovat a prokázat originální strukturu „nové“ modifikace uhlíku – fullerenu.

Příspěvek popisuje objev fullerenů - nanočástic uhlíku, které jsou současně nově objevenou alotropickou modifikací tohoto prvku. Popisuje základní chemické vlastnosti fullerenů, včetně publikovaných údajů o jejich toxicitě. V závislosti na nových měřících technikách se věnuje identifikaci fullerenů ve spalinách a v obecné rovině se zabývá problematikou rizik nanosloučenin spojených s jejich uvolňováním do životního prostředí. Závěr příspěvku
upozorňuje na některé sociální, etické, právní a kulturní aspekty spojené s nanotechnologiemi (ambivalence nanotechnologií).