بیشتر ماده هایی که ما درعـــالم می شناسیم ، ستاره هـــا ، سحابی ها ، سیارات وغبارهـــای
مــــیان ستاره ای و . . . . از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند . تا مـدت ها گمان
براین بــودکه این ذرارت ( پروتون . نوترون و الکترون ) ذرات بنیادی سازنده عـــالم هستند ونمی توان آنــهارا به اجزای کوچکتــری تقسیم
کرد . ایــن باور هنوز در مورد الکترون وجـود دارد . اما تبدیل پروتون و نوترون به
یکدیگر دربرخی واکنش های هسته ای وآزمایش هـای پیشرفـته تــری که درشتاب دهنده هــای ذرات بنیادی انجام شد ، نشان دادکه
آنـها از ذرات سازنده کوچکتـری به نام کوارک ساخته شده اند . البته کوارک هـانیزانواع مختلفی
دارند . تـا کنون شش نوع کـوارک شناخته شـــده است که با اسامی جالبی نـامگذاری شده انــد: بالا وپایین (up,down) ،افسون وشگفت (charm,strange) وسر و ته (top,dottom) . انتخاب ایـــن اسامی معنی خاصی ندارد ،
چــون کـوارک هــا نه بالا و پایین دارنــد ونه سر وته ! پروتون هــا ونوترون هـا از
دو کـوارک اول ساخـته می شونـد. دو کوارک d ویک کوارک u پروتون رامی سازنـد. دوکوارک u و یـک کوارکd نـــوترون را می سازنــد . بــرای
نـــگه داشتن کوارک هـا کنار یکدیگرچسب مخصوصی لازم است . این وظیفه به عهده ذرات دیــگری است که گلوئون نام دارنـد . درحالت طبیعی
نمی تـوان کوارک هـا را بـه صورت آزاد و مـنفرد یافت . بیشتر مـاده موجــود درعــالم
از کوارک هــا ساخته شده است . ایــن کوارک ها درگروهای سه تایی دربسته ای از جنس گلوئون ها مقید شده انـد . اما در مـرکز یک ستاره
نوترونی بی انـدازه چگال ممکن است نوترون ها آن چنان فشرده شونـد که ساختارشان درهم
بشکند و ماده به دریایی ازکوارک های آزاد وگلوئون ها و الکترونها تبدیل شود. حروف u و d کوارک های اولیه در نوترون و پروتون و s کوارک دیگری است که دراین
تبد یل وتحت فشار زیاد به وجـود آمده است. e الکترون و g گلوئون است . اما اگر چگالی و فشارآن قـدرزیاد باشدکه ساختار پروتون هـا و
نوترون هـا درهـم بشکند . شاید ماده جدیدی خلق شودکه دیگر ساختارشناخته شده قبلی ماده را ندارد . دیگرنمی توان از ذره یا ذرات به صورت
مشخص نام برد ، چرا که ماده به دریای یکپارچه ای از کوارک ها ، الکترون ها وگلوئون ها
تبد یل شده است . چگالی این مـاده از چگالی هستهء اتـم هـاکه شامل پروتون ها ونوترون هـای مجزاست ، بسیار بیشتر است و خاصیت های آن نیز
با خواص ماده معمولی بسیار متفاوت خواهد بود . دانشمندان این ماده جدید را ماده
کوارکی یا "ماده شگفت" نامیده‌اند . ماده شگفت ممکن است پایدارترین شکل ممکن
ماده باشد . تا کنون این عنوان به هسته اتم آهن اطلاق می شد که نقطه پایانی واکنش های هسته ای در مرکز ستاره های سنگین و پر جرم است . اگر
چنین باشد ، پس ازساخته شدن ماده شگفت ، برای نگهداری آن به همین شکل فشرده نیازی
به گرانش نخواهد بود . برخی نظریه پردازان معتقد ند این ماده بسیار چگال می تواند هر شکل دیگری از ماده راکه با آن برخوردکند درهم
بشکند وتبدیل به ماده شگفت کند . اما جای نگرانی نیست ، چــرا که حتی اگرایــن اتفاق
بیفتد ، سرعت انجام آن بسیار کم است . به هرحال اگر کمی ماده شگفت روی زمین یا خورشید بریزد ، به سرعت به سمت مرکز می رود و در همان جا
باقی می ماند ، بدون اینکه آسیبی به محیط اطراف وارد کند . فیزیکدانان ذرات بنیادی
نیز امیدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده نسبیتی آزمایش بروکهاون در مدت بسیار کوتاهی کوارک وگلوئون های آزاد ایجاد کنند (که
البته این وضعیت بسیار ناپایدار است). آسمان بالای سر ما و اجرام گوناگونی که در این فضای
بی انتها قرار دارند آزمایشگاهی طبیعی در اختیار اختر شناسان قرار داده اند تا بتوانند گاهی فیزیکدان ها را پشت سر بگذارند و خیلی سریعتر
از آزمایشگاه های زمینی به نتیجه برسند.

روش آلیاژسازی مکانیکی اولین بار توسط بنیامین(Benjamin)  و همکاران‌اش در اواخر دهه شصت ِ قرن بیستم میلادی معرفی شد. آن‌ها این روش را به منظور تولید سوپرآلیاژهای پایه نیکلی استحکام یافته با ذرات اکسیدی به کار بردند.

طی این فرایند، ذرات پودری خام در اندازه چند میکرون تحت یک تغییر شکل پلاستیکی شدید قرار می‌گیرند و پیوسته متحمل جوش سرد و شکست می‌شوند. چنانچه پودر مورد استفاده از نظر ترکیب شیمیایی کاملاً همگن باشد (برای مثال پودر یک عنصر یا پودر یک آلیاژ) فرایند، آسیاب کردن مکانیکی (( Mechanical Milling (MM)نامیده می‌شود. در این حالت، هیچ‌گونه تغییری در ترکیب شیمیایی پودر اولیه صورت نمی‌گیرد و آلیاژسازی مکانیکی تنها منجر به تغییر در ساختار داخلی و اندازه ذرات پودر می‌گردد. سابقه تاریخی روش آسیاب کردن مکانیکی به سال 1987 برمی‌گردد. مزیت آن نسبت به دیگر روش‌ها، اجرای آسان و کم‌هزینه در مقیاس صنعتی است.

  فرایند تولید پودر و پارامترهای اصلی فرایند

ابتدا مواد خام را به همراه گلوله و مواد کنترل فرایند(PCA یا Process Control Agent) ، در داخل محفظه آسیاب می‌ریزند. در اثر چرخش محفظه‌ی آسیاب، گلوله‌ها به مواد خام برخورد کرده، منجر به آسیاب شدن و خردتر شدن می‌شوند. در این بین نیز مواد خام به دلیل گیرافتادن بین گلوله‌ها بر اثر جوش سرد، پرس و به هم متصل می‌شوند و ذرات بزرگتری به وجود می‌آورند. شکل 1 به زیبایی نحوه پروسه را توضیح می‌دهد.

در اولین مراحل آلیاژسازی مکانیکی به دلیل نرم بودن ذرات پودر، مکانیزم غالب، جوش سرد می‌باشد و در نتیجه اندازه ذرات پودر افزایش می‌یابد که این افزایش تا چند برابر اندازه اولیه ذرات پودر گزارش شده است. با ادامه تغییر شکل و کار سخت شدن ذرات پودر، تمایل به شکست در ذرات پودر افزایش می‌یابد. در نتیجه در مرحله دوم آلیاژسازی مکانیکی، اندازه ذرات پودر کاهش می‌یابد. در مرحله سوم و پس از گذشت زمان معینی حالت پایا بین سرعت جوش سرد و شکست به وجود می‌آید. در این شرایط اندازه ذرات ثابت می‌ماند و تغییر نمی‌کند.

آسیاب‌های ستاره‌ای  (متداول‌ترین نوع و محصول کارخانه Fritsh آلمان است)، شافتی(Attrition milling)، ارتعاشی( Shaker ball mill)، غلتشی( Tumbler mill )و مغناطیسی از متداول‌ترین آسیاب‌ها هستند( شکل 2).

آسیاب‌های سیاره‌ای یکی از انواع آسیاب‌های متداول در آلیاژسازی مکانیکی هستند که تا چند صد گرم پودر را در هر بار آسیاب می‌کنند. این نوع آسیاب شامل دو تا چهار محفظه است که روی یک دیسک نصب شده‌اند. محفظه‌ها حول محور عمودی خود دوران می‌کنند و به طور همزمان دیسک نگهدارنده محفظه‌ها نیز در جهت مخالف با چرخش محفظه‌ها دوران دارد. به این ترتیب، مطابق شکل (2-الف) محفظه دو نوع حرکت چرخشی خواهد داشت که در نتیجه گلوله‌های داخل محفظه آسیاب تا مسافتی به جداره داخلی آن چسبیده و در نقطه‌ای معین از جداره جدا شده و به سمت مقابل برخورد می‌کنند.

آسیاب‌های غلتشی از یک محفظه استوانه‌ای بزرگ حاوی تعداد زیادی گلوله و یا میله تشکیل شده و ظرفیت بالایی در حدود 100-0.5 کیلوگرم دارا می‌باشند. محفظه به صورت افقی به وسیله دو غلتک چرخان می‌غلتد (شکل 2-ج). در این نوع آسیاب، گلوله‌ها بر اثر نیروی گریز از مرکز تا مسافتی به دیواره محفظه چسبیده و بالا می‌روند. سپس با غلبه نیروی جاذبه در ارتفاع مشخصی به پایین سقوط می‌کنند. با تغییر سرعت چرخش غلتک‌ها، سرعت آسیاب کرد نیز افزایش می‌یابد. اما بیش از یک سرعت بحرانی، نیروی گریز از مرکز بر جاذبه غلبه کرده و گلوله‌ها به جداره استوانه می‌چسبند.

آسیاب‌های شافتی همانند آسیاب‌های غلتشی دارای یک محفظه استوانه‌ای و تعداد زیادی گلوله بوده و ظرفیت تولید بالایی نیز دارند. در این نوع آسیاب‌ها، محفظه استوانه‌ای ثابت است و حرکت گلوله‌ها توسط تعدادی پروانه که بر روی یک شافت عمودی نصب شده‌اند، صورت می‌گیرد (شکل 2-د). بنابراین، کنترل درجه حرارت به وسیله عبور یک سیال در فاصله بین دو جداره محفظه به سهولت فراهم می‌گردد. اما آب‌بندی این گونه آسیاب‌ها برای انجام عملیات آلیاژسازی مکانیکی تحت شرایط خلأ یا اتمسفر خنثی مشکل است.

آسیاب مغناطیسی، عملکردی مشابه با آسیاب غلتشی دارد با این تفاوت که در این نوع آسیاب یک میدان مغناطیسی جایگزین نیروی جاذبه شده است (شکل 2-ه). این نوع آسیاب برای کاربردهای آزمایشگاهی مفید بوده و تا 100 گرم پودر را در هر مرحله آسیاب می‌کند.

آسیاب‌های غلتشی و شافتی نسبت به سایر آسیاب‌ها از انرژی کمتری برخوردار هستند اما به دلیل طرفیت بالای تولید، در مقیاس صنعتی قابل استفاده می‌باشند.

مواد کنترلی (PCA)

از آسیاب بدون PCA با توجه به جوش سرد نمی‌توان انتظارنانوپودر داشت. که شدت جوش سرد مواد داکتیل زیاد است، به طوری که در یک آسیاب گلوله‌ای معمولی، کمتر از 1% کاهش قطر پودر داریم و در آسیاب‌های گلوله‌ای ویژه،  این مقدار به یک درصد نمی‌رسد. برای حل این مشکل از PCA استفاده می‌کنیم. پس این مواد، مهم‌ترین عامل در رسیدن به نانوپودر هستند. اغلب آنها موادی آلی‌اند که جذب سطح شده، از آگلومره شدن (کلوخه‌ای شدن) آن‌ها جلوگیری می‌نماید.

محدوده‌ی ترکیبی این مواد وسیع است (می‌توان از مواد مختلفی استفاده کرد). از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان هگزان، اسید استریک (نوعی اسید آلی)، متانول و اتانول را نام برد. تحقیقات نشان داده است که میزان حضور PCAها منجر به کاهش نمایی اندازه‌ی ذرات می‌شوند. به عنوان مثال وقتی 1% وزنی اسید استریک به آلومینا اصافه کنیم، بعد از 5 ساعت اندازه ذرات 500 میکرومتر ولی اگر 3% اضافه کنیم در همین مدت به ذراتی با اندازه‌ی 10 میکرومتر خواهیم رسید.

هم‌چنین این مواد بر روی فاز نهایی، میزان حلالیت جامد و تغییرات میزان و نوع ناخالصی مؤثرند. البته بعضی مواقع محصولات جانبی واکنش‌های آسیاب خود به عنوان PCA عمل می‌کنند؛ این حالت از نظر کنترل فرایند و آلوده نکردن محصول، بهترین حالت است. به عنوان مثال، در تولید زیرکونیا، کلرید زیرکونیوم را با منیزیا وارد آسیاب کرده، که در نتیجه داریم:

   ZrCl4 + 2MgO = ZrO2 + 2MgCl2

محصول جانبی واکنش (کلرید منیزیم) به عنوان یک PCA عمل می‌کند و از به هم چسبیدن ذرات منفرد و نانوکریستال زیرکونیا ممانعت به عمل می‌آورد، و در پایان به راحتی با یک شستشو از محصول جدا می‌شود 

فناوری‌های نانو در زمینه‌های گوناگونی همچون توسعه داروها، آلودگی‌زدایی آب‌ها، فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحکم‌تر و سبک‌تر دارای مزایای بالقوه می‌باشند. در حال حاضر شرکت‌های زیادی نانوذرات را به شکل پودر، اسپری و پوشش تولید می‌‌کنند که کاربردهای زیادی در قسمت‌های مختلف اتومبیل، راکت‌های تنیس، عینک‌های آفتابی ضدخش، پارچه‌های ضدلک، پنجره‌های خود تمیزکن و صفحات خورشیدی دارند.

 اما اثرات افزایش بیش از حد تولید و استفاده از نانومواد در سلامت کارکنان و مصرف کننده‌ها، سلامت عمومی و محیط زیست باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. از آنجایی که فرآیند رشد و واکنش‌های شیمیایی کاتالیستی در سطح اتفاق می‌افتند، یک مقدار مشخصی از ماده در مقیاس نانومتری بسیار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر می‌باشد. این ویژگی‌ها ممکن است بر روی سلامتی و محیط زیست اثرات منفی داشته و منجر به سمیت زیاد نانوذرات شوند.

 همزمان با توسعه دانش ما در مورد مواد در مقیاس‌نانو و افزایش توانایی کار کردن با ساختارها در این مقیاس، فناوری‌نانو رفته رفته گسترش یافته و سرمایه‌گذاری جهانی در این زمینه نیز افزایش می‌یابد. فناوری‌های نانو در زمینه‌های گوناگونی همچون توسعه داروها، آلودگی‌زدایی آب‌ها، فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحکم‌تر و سبک‌تر دارای مزایای بالقوه می‌باشند. در حال حاضر شرکت‌های زیادی نانوذرات را به شکل پودر، اسپری و پوشش تولید می‌‌کنند که کاربردهای زیادی در قسمت‌های مختلف اتومبیل، راکت‌های تنیس، عینک‌های آفتابی ضدخش، پارچه‌های ضدلک، پنجره‌های خود تمیزکن و صفحات خورشیدی دارند. تعداد این شرکت‌ها روز به روز در حال افزایش است.

محدوده اندازه ذراتی که چنین علاقه‌مندی را به خود جلب کرده است، عموما کمتر از 100 نانومتر است. برای داشتن تصوری از این مقیاس لازم به ذکر است که موی انسان دارای قطر 10000 تا 50000 نانومتر، یک سلول قرمز خونی دارای قطر حدود 5000 نانومتر و ابعاد یک ویروس بین 10 تا 100 نانومتر است. با کاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم‌های سطحی به اتم‌های داخلی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال درصد اتم‌های سطحی یک ذره با اندازه 30 نانومتر، 5 درصد است، در حالی که این نسبت برای یک ذره با اندازه 3 نانومتر، 50 درصد می‌باشد.

بنابراین نانوذرات در مقایسه با ذرات بزرگ‌تر نسبت سطح به وزن بسیار بزرگ‌تری دارند. با کاهش اندازه ذرات به یک دهم نانومتر یا کمتر، اثرات کوانتومی پدیدار می‌شوند و این اثرات، می‌تـوانـند به مقـدار زیــادی ویـژگی‌هـای نــوری، مغـناطیسی و الکتـریکی مواد را تغییر دهند. از طریق پی‌گیری ساختار مواد در مقیاس نانو، امکان طراحی و ساخت مواد جدید با ویژگی‌های کاملا نو به وجود می‌آید. تنها با کاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ویژگی‌های اساسی از قبیل هدایت الکتریکی، رنگ، استحکام و نقطه ذوب ماده (که معمولا برای هر ماده مقدار ثابتی از آنها را در نظر می‌گیریم) می‌تواند تغییر کند.

در حال حاضر نانوذراتی که به طور ناخواسته، از طریق فرآیندهای احتراق انجام شده جهت تولید انرژی یا در اتومبیل‌ها، فرآیندهای خوردگی مکانیکی و یا فرآیندهای صنعتی معمول به وجود می‌آیند، بیش از تولید صنعتی نانوذرات بر محیط زیست و زندگی انسان تاثیر می‌گذارند. اما اثرات افزایش بیش از حد تولید و استفاده از نانومواد در سلامت کارکنان و مصرف کننده‌ها، سلامت عمومی و محیط زیست باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. از آنجایی که فرآیند رشد و واکنش‌های شیمیایی کاتالیستی در سطح اتفاق می‌افتند، یک مقدار مشخصی از ماده در مقیاس نانومتری بسیار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر می‌باشد. این ویژگی‌ها ممکن است بر روی سلامتی و محیط زیست اثرات منفی داشته و منجر به سمیت زیاد نانوذرات شوند.

تنفس نانوذرات

خطرات احتمالی نانوذراتی که در هوا پخش شده‌اند، یعنی آئروسل‌ها از اهمیت بیشتری برخوردارند. این قضیه به دلیل تحرک بالای آنها و امکان جذب آنها از طریق ریه، که راحت‌ترین مسیر ورود به بدن می‌باشد، اهمیت پیدا می‌کند. اندازه ذرات تا حدزیادی تعیین‌کننده محل نشست این ذرات در دستگاه تنفسی می‌باشد. به خاطر راحت‌تر شدن کار، دستگاه تنفسی را به سه قسمت ناحیه‌ای و کارکردی تقسیم می‌‌کنیم:

1- مسیر‌های هوایی بالایی،

2- ناحیه نایژه‌ها، که هر دوی آنها به وسیله لایه موکوس حفاظت می‌شوند. در اینجا ذرات بزرگ‌تر، از طریق نشستن بر روی دیواره مسیر هوایی، از هوای ورودی به ریه جدا می‌شوند. حرکات مژه‌های این قسمت، خلط را به سوی گلو بالا برده و از آنجا یا در اثر سرفه خارج و یا بلعیده می‌شوند. ذرات کوچکتر (کوچکتر از 2.5 میکرومتر) و نانوذرات ممکن است وارد کیسه‌های هوایی شوند، که ناحیه مبادله گاز در ریه می‌باشند. جهت تسهیل جذب اکسیژن و دفع دی‌اکسید کربن، تمام غشاها و سلول‌ها در این قسمت از ریه، نازک و آسیب‌پذیر بوده و هیچ‌گونه لایه حفاظتی ندارند. تنها مکانیسم حفاظتی در این قسمت از طریق ماکروفاژها می‌باشد.

3- ماکروفاژها سلول‌های بزرگی هستند که اشیای خارجی را بلعیده و از طریق جابه‌جا کردن آنها، به عنوان مثال به سوی گره‌های لنفاوی، آنها را از کیسه‌های هوایی خارج می‌کنند. نانوذرات تا حد زیادی از این سیستم حفاظتی رها شده و می‌توانند وارد بافت‌های تنفسی گردند. ذرات و الیاف باقی‌مانـده می‌تواننـد با بافت‌های مخاطی ریوی بر هم کنش داده و منجر به ایجاد التهاب شدید، زخم و از بین رفتن بافت‌های ریوی گردند. این وضعیت ریه‌ها شبیه حالت به وجود آمده در بیماری‌هایی همچون بیماری باکتریایی ذات‌الریه، یا بیماری‌های ریوی صنعتی مهلک همانند سیلیکوسیس یا آزبستوسیس می‌باشد.

سیلیکوسیس و آزبستوسیس

با وجودی که بیماری‌های سیلیکوسیس و آزبستوسیس از طریق نانوموادی که به روش تکنیکی تولید شده‌اند به وجود نمی‌‌آیند، اما منشا ایجاد این بیماری‌ها، تنفس موادی شبیه نانوذرات است که اطلاعات قدیمی در مورد اثرات زیان‌بخش آنها بر روی سلامتی وجود دارد. سیلیکوسیس زمانی ایجاد می‌شود که گرد و غبار حاوی سیلیس به مدت طولاتی به درون ریه تنفس شود. سیلیس بلوری برای سطح بیرونی ریه سمی می‌باشد. زمانی که سیلیس بلوری در تماس با ریه قرار می‌گیرد اثرات التهابی شدیدی به وجود می‌آید. در مدت زمان طولانی این التهاب باعث می‌شود تا بافت ریه به طور برگشت‌ناپذیری آسیب‌دیده و ضخیم شود که این پدیده به نام فیبروسیس نامیده می‌شود.

سیلیس بلوری عموما در ماسه‌سنگ، گرانیت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سیلیسی خالص وجود دارد. بنابراین افرادی همچون کارگران کارخانه‌های ذوب فلزات، سفال‌گران و کارگرانی که با ماسه کار می‌کنند، در معرض خطر قرار دارند. سیلیس بلوری از سوی سازمان بهداشت جهانی به عنوان یک ماده سرطانزا معرفی شده است.

الیاف پنبه نسوز دارای طول چند میکرومتر می‌باشند و در نتیجه جزء نانومواد قرار نمی‌گیرند. با این‌ حال جزء ذرات و الیاف مجموعه امراض شغلی قرار می‌گیرند. پنبه نسوز یک فیبر معدنی طبیعی است که در بیش از 3000 ماده ساختمانی و محصول تولید شده به کار گرفته شده است. تمام انواع پنبه نسوز تمایل به خرد شدن به الیاف بسیار ریز دارند.

به دلیل کوچک بودن، این الیاف پس از پخش شدن در هوا ممکن است به مدت چند ساعت یا حتی چند روز معلق بمانند. الیاف پنبه نسوز تخریب‌پذیر نبوده و در طبیعت پایدار می‌باشند. این الیاف در مقابل مواد شیمیایی پایدار هستند، تبخیر نمی‌شوند، در آب حل نمی‌شوند و در طول زمان تجزیه نمی‌گردند. پنبه نسوز موجب ایجاد سرطان ریه و مزوتلیوما می‌شود که نوعی تومور خطرناک غشایی است که ریه را می‌پوشاند .

آلودگی ذره‌ای هوا در مشاغل دیگری همچون تولید و فرآوری کربن سیاه و الیاف مصنوعی نیز موجب ایجاد نگرانی می‌شود.

آلودگی ذره‌ای هوا

آلودگی هوا مخلوط کمپلکسی از ترکیبات مختلف در فاز گاز، مایع و جامد است. خود مواد ذره‌ای مخلوطی ناهمگن از ذرات معلق هستند که ترکیب شیمیایی و اندازه آنها متفاوت است. در مطالعات اپیدمی‌شناسی، انواع مختلفی از آلودگی‌های ذره‌ای هوای معـرفی شـده‌اند کـه از آن جمـله میـتـوان بـه TPS (مجموع مواد معلق) و PM 10 (مواد ذره‌ای با قطر موثر آئرودینامیک کمتر از 10 میکرومتر) اشاره کرد. در سال‌های اخیر مطالعات زیادی در زمینه مواد ذره‌ای ریز PM 2.5 (ذراتی با قطر آئرودینامیک کمتر از 2.5 میکرومتر) و فوق ریز (ذرات با قطر کمتر از 100 نانومتر) انجام گرفته است.

با وجودی که میزان خالص آلودگی‌ ذره‌ای هوای شهری (یعنی مقدار PM 2.5)، با کم شدن نشر ذرات از صنایع و مراکز تولید انرژی کاهش یافته است، غلظت ذرات فوق‌ریز ناشی از ترافیک افزایش یافته است. هر چند غلظت این ذرات کوچک معمولاً مهمتر است اما سهم آنها معمولاً پایینتر از غلظت کل است. بنابراین اندازه‌‌گیری توزیع اندازه ذرات تا چند نانومتر ، برای توصیف ذرات پخش‌شده از ترافیک ضروری است.

با توسعه روش‌های اندازه‌گیری آثار روشن‌تری از ذرات با اندازه کوچک‌تر مشاهده گردید. با این‌حال، بسیاری از مطالعات هنوز ادامه دارند و تعداد بسیار کمی از آنها تاکنون به نتیجه رسیده‌اند. پیشنهاد شده است که اثرات زیان‌آور آلودگی ذره‌ای هوا به طور عمده به غلظت ذرات کوچک‌تر از 100 نانومتر ارتباط دارد و به غلظت جرمی ذرات بزر‌گ‌تر بستگی چندانی ندارد. بنابراین معقول به نظر می‌رسد که اطلاعات به دست آمده از اپیدمی‌شناسی محیطی را با داده‌های حاصل از مطالعات سم‌شناسی انجام گرفته بر روی حیوانات و یا سایر داده‌های تجربی ترکیب نماییم.

مطالعات اپیدمی‌شناسی زیادی ثابت کرده‌اند که ارتباط مستقیمی بین افزایش مقطعی مواد ذره‌ای و افزایش بیماری و مرگ و میر ناشی از نارسایی‌های قلبی و عروقی وجود دارد. بیماران مسن‌تری که سابقه بیماری‌های قلبی و یا تنفسی دارند و همچنین بیماران دیابتی، در معرض خطر بیشتری قرار دارند.

مدارک تجربی، مکانیسم‌های بیولوژیکی محتملی همچون تحریک دستگاه تنفسی و فشار اکسیدی جهازی را نشان می‌دهند. در نتیجه این تحریک‌ها، مجموعه‌ای از پاسخ‌های زیستی همانند موارد زیر ممکن است ایجاد شوند:

تغییر جریان خون به نحوی که موجب ایجاد انعقاد در قسمتی از رگ‌های خونی گردد، به هم خوردن آهنگ ضربان قلب، عملکرد نادرست و بحرانی رگ‌ها، ناپایداری پلاکت‌های خونی، و در طولانی مدت توسعه تصلب شرایین، التهاب مزاجی و ریوی ناشی از ذرات، تصلب شرایین تسریع شده و عملکرد تغییر یافته ارادی قلب.

این موارد ممکن است بخشی از عوامل زیستی باشند که آلودگی ذره‌ای هوا را به مرگ و میر ناشی از بیماری‌های قلبی ارتباط می‌دهند. همچنین نشان داده شده است که نشست ذرات در کیسه‌های هوایی شش‌ها منجر به فعال شدن تولید سیتوکین به وسیله ماکروفاژها و سلول‌های اپیتلیال کیسه‌های هوایی گشته و موجب التهاب سلول‌ها می‌شود. در نمونه‌هایی که به طور تصادفی از میان بزرگسالان سالم در معرض آلودگی ذره‌ای هوا انتخاب شده بودند، افزایش ویسکوزیته پلاسما، فیبرینوژن و پروتئین فعال C مشاهده گردید.

خلاصه و چشم‌انداز بحث

در مجموع مدارک بسیار زیادی حاصل از مطالعات اپیدمی‌شناسی وجود دارد که اثرات زیان‌آور ذرات فوق‌ریز را بر روی سلامتی نشان می‌دهند. همچنین از مدت‌ها پیش مدارک زیادی مبنی بر زیان‌آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محیط‌های کاری وجود دارد. به طور کامل مشخص نیست که این مسائل به نانومواد ساخت بشر مربوط است یا نه. با این حال منطقی آن است تا زمانی که بر اساس مطالعات بیشتر اپیدمی‌شناسی، همچنین مطالعات انجام شده بر روی حیوانات، اثرات زیان‌آور این نانومواد کاملا مشخص نشده است، از این داده‌ها چشم‌پوشی نکنیم.

در حال حاضر هیچ قانونی در مورد تولید و کاربرد نانومواد برای سلامتی کارکنان و مصرف‌کنندگان و همچنین برای مسائل زیست‌محیطی وجود ندارد. همچنین در زمینه قانون‌گذاری برای مواد شیمیایی، هیچ گزینه‌ای برای اندازه ذرات در هنگام ثبت یک ماده مدنظر قرار نمی‌گیرد.

پیش از انجام هرگونه قانون‌گذاری در زمینه نانومواد، باید اطلاعات بسیار زیادی راجع به اثرات فرآیندها و محصولات نانو، بر روی سلامتی انسان و همچنین محیط زیست به دست آید. اما حتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت علمی موجود، شواهد کافی برای انجام اقدامات پیشگیرانه در محیط‌های کاری و بسته وجود دارد.

وقتی برای گشت و گذار به دل کوه ها و کوهپایه ها پناه می برید و از شیب تند جاده به سمت پایین حرکت می کنید، بوی نامطبوعی که از لنت ترمز خودروی شما خارج می شود، شما را هشیار می کند.
از فرزندتان می خواهید آن را تنفس نکند چون شنیده اید بسیار سمی است. اما فکر کرده اید چرا؟ فناوری های نوین همیشه مثل سکه دو رو دارند، طرفی از آنها که در جهت رفاه و بهره مندی انسان است و وجهی دیگر که به طور مستقیم با سلامت جسمی در تضاد است. چند سالی می شود که نانوتکنولوژی به عنوان یک کلید در حل بسیاری از مشکلات صنایع در قرن اخیر گره گشا بوده است و در بسیاری موارد به بشر خدمت می کند؛ اما نباید از روی دیگر این سکه غافل بود.
ذرات نانو در مواردی می توانند همچون غبار همان آزبست لنت ترمز عمل کنند و مثل یک ذره کاملا غیرطبیعی که بدون هدف در فضا رها شده است ، از جنبه های مختلف ، سلامت انسان را تهدید کنند. البته همچنان که علم نانو یک علم نو و جدید است ، عوارض جانبی آن هم چندان مشخص نیست ، اما دانشمندان تا حدی توانسته اند روابطی بین بعضی بیماری های تنفسی با ذرات نانو را به اثبات برسانند.

فناوری های نانو، در زمینه های گوناگونی همچون توسعه داروها، تصفیه آبها و زدودن انواع آلودگی های آب ، فناوری های ارتباطی و اطلاعاتی ، تولید مواد مستحکم تر و سبک تر دارای مزایای بالقوه هستند. امروزه بسیاری از شرکت های تجاری ، بر مبنای همین فناوری ها، نانوذرات را به شکل پودر، اسپری و پوشش تولید می کنند که کاربردهای زیادی در قسمت های مختلف اتومبیل ، راکت های تنیس ، عینک های آفتابی ضد خش ، پارچه های ضد لک ، پنجره های تمیز کن خودکار و صفحات خورشیدی دارد و تعداد این شرکت ها با سرعتی باور نکردنی رو به افزایش است.