De giftige waarheid over koolstofnanobuisjes in waterzuivering:een perspectief

Methoden

Koolstof nanobuisjes (CNT's) zijn vezelachtige materialen gevormd uit honingraatkristallen roosterlagen van grafiet gewikkeld in een buisvorm, hetzij als een enkele laag of als meerdere lagen [11]. Nauwkeurige structurele rangschikking en volgorde geven ze een verscheidenheid aan gunstige eigenschappen, zoals ultralichtgewicht, hoge oppervlaktespanning en hoge aspectverhouding [12]. Enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT's) bestaan ​​uit de cilindrische vorm van een enkele schaal van grafeen, terwijl meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNT's) zijn samengesteld uit meerdere lagen grafeenplaten [13, 14]. Beide soorten CNT's zijn gebruikt voor directe ontzilting van water en indirecte verwijdering van verontreinigende stoffen die het ontziltingsproces bemoeilijken [15].

Het is belangrijk om te begrijpen dat niet alle CNT's giftig zijn, waarbij het veranderen van vorm, grootte en samenstelling de nanotoxiciteit van CNT's zou wijzigen [16]. CNT met de lengte van lange vezels (>  20 μm) die de macrofaaglengte overschrijdt, kan niet worden opgeslokt door macrofaag, wat leidt tot inefficiënte fagocytose, en dit voorkomt dat ze uit het systeem worden verwijderd, wat schadelijke effecten veroorzaakt. In het algemeen hebben een aantal onderzoeken aangetoond dat een grotere lengte en een grotere diameter een grotere toxiciteit hebben dan kleinere [16]. Bovendien zijn de lengte en diameter van CNT's die tijdens CNT-synthese kunnen worden gecontroleerd, andere belangrijke factoren die de levenscyclus en toxiciteit bepalen. De toxiciteit van verschillende soorten CNT's is samengevat in tabel 1.

Levenscyclus en afgiftedosis van CNT's gerelateerd aan risicobeoordelingsstudies

De levenscyclus van CNT kan worden onderverdeeld in zes fasen, zoals weergegeven in figuur 2, die betrekking heeft op hun verwerkingshoeveelheid en verspreidingsstatus [17, 18]. De eerste fase omvat CNT-productie die wordt uitgevoerd in een gesloten oven zonder binnendringen van zuurstof; dus de blootstelling aan CNT's is laag. Niettemin kan CNT-blootstelling optreden tijdens ovenonderhoud en het handmatig hanteren van CNT's. De tweede fase omvat de productie van tussenproducten zoals masterbatches en CNT-gedispergeerde oplossingen. Hoewel de schaal van de apparatuur en de verwerkingshoeveelheid in fase 2 kleiner zijn dan die van de productielijn, kan agitatie in het CNT-poederproces hun afgiftesnelheid in het milieu verhogen. Mechanische slijtage (waren en tarra) en fysiochemische veroudering (corrosie of thermische invloed) kunnen het vrijkomen van CNT's veroorzaken. De derde fase is de productie van producten waarbij de directe verwerking van CNT's wordt verminderd door gebruik te maken van tussentijdse CNT-bevattende producten die tijdens de tweede fase zijn vervaardigd. Tijdens deze fase kunnen echter enkele CNT's in de lucht vrijkomen tijdens het drogen van de oplossing en het uitharden van de verf. De vierde fase van de CNT-levenscyclus is de verwerking van producten waarbij fysieke of thermische spanning wordt uitgeoefend op de composietproducten, waarbij CNT's worden gebonden aan het basispolymeer en de afgifte van vrije CNT's uit dergelijke composieten naar verwachting beduidend laag is. De vijfde fase is het gebruik van CNT-producten door consumenten, en de zesde fase is de verwijdering of recycling van de op CNT gebaseerde producten [17, 18].

CNT-levenscyclus. De levenscyclus van CNT gerelateerd aan risicobeoordelingsstudies [18, 61]

Het volgen van de levenscyclus van het CNT-product kan mogelijk leiden tot het bepalen in welke omstandigheden een vrijgave van CNT's uit applicaties kan plaatsvinden. CNT's die in het algemeen in de polymeermatrix zijn ingebed om de mechanische sterkte, geleidbaarheid, enz. Te verbeteren, zullen bijvoorbeeld niet worden vrijgegeven. Polymeerafbraak waarbij fotoreactie, hydrolyse, oxidatie en thermolyse van de polymeermatrix betrokken zijn, kan echter CNT's in het milieu afgeven [19]. De snelheid van afbraak wordt beïnvloed door de structurele kenmerken van het polymeer en door externe bronnen zoals fysische, chemische en biologische middelen die de processen beheersen. Bovendien, Wohlleben et al. [20] de levenscyclus van nanocomposieten onderzoeken door vrijgekomen fragmenten en hun daaropvolgende in vivo gevaren te vergelijken. De auteur identificeert geen significant verschil in toxiciteit voor nanocomposietmaterialen in vergelijking met hun traditionele tegenhangers zonder nanovulstoffen bij normaal mechanisch gebruik (bijv. Verwering, normale gebruiksfase en schuren). Trouwens, Wohlleben et al. [21] analyseerde ook de afgifte van CNT's uit nanomaterialen die zijn geassocieerd met nanoversterkte banden tijdens hun gebruik, hetzij door gecombineerde mechanische of chemische stress. De auteur meldt dat een scenario op de weg meer fragmenten vrijgeeft van gestimuleerde slijtage van het loopvlak dan het scenario van gewassen naar oppervlaktewater, wat aangeeft dat alleen synergetische verouderingsstress significante afgiften veroorzaakt.

Onderzoek uitgevoerd door Girardello et al. [22] op ongewervelde waterbloedzuigers (Hirudo medicinalis ) analyseerden acute en chronische immuunresponsen gedurende een korte [1, 3, 6, 12] en lange (1 tot 5 weken) periode van blootstelling aan MWCNT's. Een massale cellulaire migratie vond plaats in de blootgestelde bloedzuigerangiogenese en fibroplasie. Verder blijkt uit de immunocytochemische karakterisering met behulp van specifieke markers dat de monocyten en macrofagen (CD45 ⁺ en CD68 ⁺ ) waren de meest aangetaste cellen in deze ontstekingsprocessen. Deze immunocompetente cellen werden gekenmerkt door een reeks gebeurtenissen die begint met de expressie van pro-inflammatoire cytokinen (IL-18) en amyloïdogenese. De auteur bevestigt ook dat aluminiumoxide in oplossing voor blootstelling aan bloedzuigers lager was dan het aanvaarde niveau voor de menselijke gezondheid in drinkwater [22]. Bovendien werden er geen metalen zoals aluminium, kobalt en ijzer gedetecteerd in bloedzuigerweefsels, zoals blijkt uit EDS-analyse. Uit dit experiment blijkt dat de reacties in de bloedzuigers werden veroorzaakt door de MWCNT en niet door de aanwezigheid van metaaloxide in de blootstellingsoplossing [22]. Verder hebben Muller et al. [23] gedocumenteerd dat wanneer MWCNT's werden geïntroduceerd in de trachea's van ratten in een dosering van 0,5, 2 en 5 mg per rat, dit resulteerde in ontstekings- en fibrotische reacties bij alle doses na 3 dagen enkelvoudige intra-tracheale toediening. Onderzoek uitgevoerd door Xu et al. [24] ontdekte dat 0,5 ml MWCNT's (500 μg/ml) vijf keer in 9 dagen in de longen van ratten werden ingebracht, resulterend in de aanwezigheid van MWCNT's in alveolaire macrofagen en mediastinale lymfeklieren.

De bovengenoemde processen (bijv. CNT-synthese, productie van tussenproducten, verdere verwerking, productgebruik, recyclingprocessen en uiteindelijke verwijdering) kunnen plaatsvinden in alle stadia van de levenscyclus van het product [25]. Resterende CNT's die achterblijven tijdens de behandeling van afvalwater kunnen een verscheidenheid aan bijproducten vormen door een reactie tussen chemische stoffen en sommige verontreinigende stoffen. Chronische blootstelling aan deze chemicaliën door inname van drinkwater, inademing en huidcontact tijdens reguliere activiteiten binnenshuis kan kanker- en niet-kankerrisico's voor de mens opleveren [26].

Er zijn maar weinig studies die het lot van CNT's in het milieu of hun halfwaardetijd hebben onderzocht; het is belangrijk om te overwegen of ENM's transformeren of worden getransporteerd tussen verschillende media, en zo ja, over welke tijdschalen. Het wordt algemeen bekend dat de aard en het gedrag van CNT's kunnen veranderen, soms behoorlijk radicaal, afhankelijk van de omgeving die ze tegenkomen, bepaald door hun fysieke chemie, inclusief hun functionele oppervlaktegroepen en fysieke vorm. De invloed op het milieu zal worden gecontroleerd door de opkomende kenmerken van de CNT's en een reeks mogelijke mechanismen, waaronder het vrijkomen van opgeloste soorten, passivering, lokale uitputting van soorten of directe opname van CNT door organismen. Bovendien kan het negatieve effect van CNT's worden geminimaliseerd door de effecten van de fysisch-chemische eigenschappen van CNT's op hun toxiciteit te begrijpen. Zo blijkt uit een onderzoek van Wang et al. [27] over het verminderen van het longfibrose-potentieel van MWCNT door middel van pluronic F108-coating, blijkt dat de coating in staat was om MWCNT-dispersie te verlenen en de profibrogene effecten van deze buizen in vitro en in de intacte dierlijke long te verminderen. Het mechanisme van dit effect heeft het vermogen om lysosomale schade in macrofagen en mogelijk andere celtypen te voorkomen. De auteur suggereerde dat PF 108-coating zou kunnen worden toegepast als een veilige ontwerpbenadering voor MWCNT's in biomedische gebieden zoals medicijnafgifte en beeldvorming [27].

Samenvattend, om de milieu-impact van CNT's te evalueren, is het belangrijk om ze nauwkeurig te karakteriseren voor gebruik en na blootstelling aan verschillende media; de fenomenologie op het grensvlak tussen de nanomaterialen en het milieu is vooral van cruciaal belang voor het maken van langetermijnvoorspellingen. Er is bijna geen informatie beschikbaar over de interactie van ENM's met milieumedia, en er zijn slechts enkele onderzoeken in het veld gerapporteerd. Het is noodzakelijk om het lot en de betekenis van CNT's die in het milieu vrijkomen te begrijpen om geschikte productontwerpen, veilige productieroutes en effectieve verwijderingsstrategieën aan het einde van de levensduur te ontwikkelen.

Kritische feiten voor CNT's in waterzuiveringen

Adsorbentia

CNT's zijn een populair adsorbens voor waterzuiveringen, maar enige opmerking over hun veiligheid is noodzakelijk. Meestal zijn CNT's in grote volumes vereist voor het adsorberen van waterverontreinigende stoffen met extreem hoge concentraties. Het is dus noodzakelijk om te zien welke soorten CNT's worden ingezet en hoeveel er wordt gebruikt. Verschillende CNT-individuen kunnen verschillende fysisch-chemische eigenschappen hebben die toegankelijk moeten zijn. Er zijn meer dan 50.000 verschillende soorten CNT's op de markt [28] met verschillende lengtes, vormen, ladingen enzovoort, die de complexiteit van het materiaal in de omgeving illustreren. Aan de andere kant zijn ongerepte CNT's zelf problematisch vanwege hun generieke onzuiverheden [29] zoals metalen en koolstofhoudende middelen die nanoveiligheidsproblemen opleveren. Als gevolg hiervan hebben wetenschappers CNT's gezuiverd en gefunctionaliseerd met behulp van verschillende benaderingen [30, 31], maar een recent onderzoek toont aan dat dergelijke CNT's de metaalopname en toxiciteitsniveaus op levende cellen verhogen [32].

Het adsorberen van waterverontreinigende stoffen verandert de CNT-kenmerken zoals poriegrootte en -volume, oppervlaktelading of energie, stabiliteit, hydrofobiciteit en functionaliteiten [33]. Ten eerste verandert de adsorptie van verschillende organische waterverontreinigende stoffen zoals humuszuur en looizuur (TA) de eigenschappen van CNT en verhoogt het de stabiliteit in het milieu. Hyung et al. vond stabiele CNT met geadsorbeerde organische stoffen in het water van de Suwannee-rivier [34], consistent met de studie van stabiele fullerenen in de Sahan-rivier, Oekraïne [35]. Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) -beelden suggereerden dat de CNT's dik van formaat waren na TA-adsorptie en leidden tot de scheiding van individuele CNT van de bundel [36]. Soortgelijke verschijnselen kunnen ook worden gevonden voor adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op de CNT's, waardoor de dispergeerbaarheid van de nanobuisjes in water verandert [37]. Deze studies veronderstellen dat stabiele CNT's kunnen worden getransporteerd en vervolgens kunnen worden afgezet na hun vrijlating uit WWTP in waterige omgevingen, wat leidt tot de mogelijke opname van E-CNT's door levende cellen. Ten tweede zouden anorganische metalen zoals Fe, Cd, Ni, As en Hg die op de CNT's worden geadsorbeerd, een grotere reactiviteit en toxiciteit binnen het deeltje kunnen hebben. Studies hebben aangetoond dat CNT's met metaalionen zoals Fe en Ni giftiger zijn voor levende cellen [38]. Bovendien hebben biologische adsorbentia, met name microben, het potentieel om CNT-oppervlakte-eigenschappen in rwzi's te veranderen. Sommige bacteriële intracellulaire enzymen katalyseren bijvoorbeeld de vorming van een hydroxylradicaal ( ^• OH) of H₂ O₂ door redoxreacties die gecarboxyleerde (C)-CNT's produceren [39]. Dit zet hydrofobe ongerepte CNT's om in hydrofiele, wat hun aggregatie beïnvloedt en hun behandeling extreem moeilijk maakt, en de buizen zouden moeilijk vast te houden zijn in de RWZI. Sommige enzymen hebben C-CNT's afgebroken [39, 40] en de korte CNT-fragmenten getransformeerd om het daaropvolgende transport in de omgeving te vergemakkelijken. Daarom moeten de verontreinigende stoffen (bijvoorbeeld organische, anorganische en biologische) op een zodanige manier worden verwijderd dat de CNT-eigenschappen niet worden gewijzigd. Men moet controleren of er sprake is van CNT nadat de adsorptie is gesneden, gemalen, geschoren en gescheurd of niet. Op die basis kan men de geschiktheid van CNT's voor hergebruik voor adsorptie van verontreinigende stoffen voorspellen.

Katalysatoren voor geavanceerde oxidatieprocessen

Het meten van CNT-risico's als katalysatorcomposieten is op meerdere manieren mogelijk. Ten eerste is het legeren van CNT's met metalen zoals Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, Pt, Au, Hg en hun oxiden door middel van fysische en/of chemische adsorptie niet stabiel; er is een kans dat er een aanzienlijke hoeveelheid metaaldeeltjes in het milieu terechtkomt. Ten tweede heeft elk gedoteerd metaal zijn eigen specifieke eigenschappen die van invloed kunnen zijn op de eigenschappen van de ouderlijke CNT en uiteindelijk op het algehele gedrag van het composiet. Fe is bijvoorbeeld populair om de CNT-katalysator te magnetiseren voor gemakkelijke recycling, wat hydroxylradicalen zou kunnen genereren die de levensvatbaarheid van de cellen beïnvloeden [41]. Deze kunnen van invloed zijn op strategieën voor de beoordeling van nanoveiligheidsrisico's, en men moet de biocompatibiliteit, gezondheidsrisico's en toxiciteitsproblemen van het uiteindelijke composiet tellen voordat een veiligheidsrichtlijn wordt ontwikkeld. Ten derde is de desinfectie van microben met behulp van CNT's composiet belangrijk. CNT-Ag-TiO₂ heeft directe antimicrobiële effecten aangetoond en wordt in de volksmond gebruikt voor het scheuren van bacteriële celwanden [42]. Een dergelijke behandeling zou echter dodelijk kunnen zijn, aangezien een paar bacteriën, met name cyanobacteriën, verantwoordelijk kunnen zijn voor het vrijgeven van meer giftige stoffen, d.w.z. microcystines, terwijl ze ontsmetten via de CNT's [2]. Ten vierde hebben fotodegradatie en katalytische natte-luchtoxidatie (CWAO) van persistente organische verontreinigende stoffen met behulp van CNT-metaalkatalysatoren verschillende afbraakproducten en/of hun tussenproducten geproduceerd die giftiger kunnen zijn dan hun moederverbindingen en schadelijk voor de gezondheid [43]. Voordat we aannemen dat CNT-metaalcomposieten volkomen veilig zijn om te gebruiken als fotokatalysator en katalytisch oxidatiemiddel voor natte lucht, moet men daarom ook rekening houden met de reactiviteit, toxiciteit en lotgevallen van het afgebroken product in het milieu. Ten slotte moeten wetenschappers ouderlijke CNT's isoleren van gedoteerd metaal voor recycling. Hoewel droge of natte snijtechnieken beschikbaar zijn voor het snijden en/of slijpen van CNT-composieten [44], is de kans groot dat er aerosolen ontstaan ​​van vrije korte CNT/metaalfragmenten. Oppervlaktewater en land zullen de uiteindelijke bestemmingen zijn van elke atmosferische lozing van CNT's en moeten met de nodige voorzichtigheid worden behandeld. Daarom zal het nuttig zijn om CNT-metaalcomposieten in vloeibare media te hanteren of afzuigventilatie in te stellen tijdens de verwerking.

CNT-toepassing in sensorproductie

Toepassing van CNT's als elektrode voor biosensoren is vergelijkbaar veilig in gebruik. Er is weinig kans op direct watercontact met de CNT-elektrode. Er kunnen echter enkele risicometingen worden gevolgd. Ten eerste worden 1D CNT's vaak gecombineerd met 2D NM's, met name grafeen voor een hoge elektrogeleiding en mechanische flexibiliteit. Dergelijke superstructuren hebben verschillende fysisch-chemische eigenschappen [45] en brengen verschillende gevaren voor het milieu met zich mee die met de nodige voorzichtigheid moeten worden gemeten. Ten tweede zijn poly (diallyldimethylammoniumchloride) (PDDA)-gefunctionaliseerde CNT's heel gebruikelijk in elektrochemische biosensoren. CNTs-PDDA is schadelijk omdat het polymeer de levensvatbaarheid van cellen en hemolyse heeft beïnvloed [46]. Ten slotte zijn biomoleculen zoals deoxyribonucleïnezuur (DNA), aptameren, enzymen en eiwitten op grote schaal geïmmobiliseerd op CNT's voor het detecteren van organische, anorganische en biologische waterverontreinigende stoffen. De voorkeursmethode voor immobilisatie van deze biomoleculen is fysieke adsorptie in plaats van covalente modificaties om de integriteit van de CNT en de conformaties van de biomoleculen te behouden die leiden tot een hoge elektrische geleidbaarheid. Een dergelijk systeem is echter niet stabiel en duurzaam, aangezien biomoleculen die uit het systeem worden uitgeloogd vaak giftig zijn voor de mens. Daarom zijn de kwaliteit van een biosensor en zijn risicokwantificeringen volledig afhankelijk van de strategieën die worden genomen om het eindproduct te produceren.

Gebruik van CNT's bij membraanproductie

CNT's zijn populair als afzonderlijk membraan zelf, verticaal uitgelijnd (VA) -CNT-membraan genoemd. Daarentegen kan een gemengd matrix (MM)-CNT-membraan worden gegenereerd door CNT's te doteren in de bestaande polymere membranen zoals omgekeerde osmose (RO), nanofiltratie (NF) en ultrafiltratie (UF) voor het verbeterde scheidingsproces. Daarom classificeren onderzoekers CNT-membraan vaak als RO, NF, UF en nano-versterkte membranen [47]. Dit is niet acceptabel, althans vanuit het oogpunt van nanoveiligheid, aangezien het CNT-membraan anders is dan de RO-, NF- en UF-membranen. Volgens de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) en de International Organization for Standardization (ISO), kon een membraan alleen worden geclassificeerd op basis van de grootte van de waterverontreinigende stof die ze afwijzen [48, 49]. Terwijl RO- en NF-membranen water zuiveren bij diffusie, houdt het UF-membraan gesuspendeerde waterdeeltjes vast. Daarentegen bevat een CNT-membraan zowel opgeloste ionen als gesuspendeerde vaste stoffen en is het ook gebruikt voor gasscheiding [50]. Terwijl organische polymeren de bouwstenen zijn van RO, NF en UF; CNT is een koolstofallotroop. In vergelijking met conventionele membranen zijn CNT-membranen vaak gefunctionaliseerd met andere nanodeeltjes zoals TiO₂ , Ag en Fe₃ O₄ die verschillende fysisch-chemische eigenschappen kunnen hebben. Als gevolg hiervan kunnen conventionele risicobeoordelingen voor RO, NF en UF niet worden toegepast op CNT-membraan. Men moet rekening houden met zowel de conventionele als de nieuw opkomende risico's die verband houden met CNT-membraantechnologie. Daarom moeten CNT-veiligheidsrichtlijnen als een membraanproces gebaseerd zijn op materialistische en toegepaste gezichtspunten, niet alleen op het inconsistente gebruik van terminologie die door wetenschappers wordt gegeven. De classificatie van CNT-membraan moet kritisch worden herzien om ze te reguleren in het licht van risico-inschatting en regelgeving, omdat het niet mogelijk is om wetten uit te vaardigen zonder duidelijke definities van de technologie.

Technische nanomaterialen

Engineered CNT's doen opmerkelijke beloften in waterzuiveringen [51]. Er is berekend dat wereldwijd ongeveer 1100-29.200 metrische ton/jaar aan gemanipuleerde nanomaterialen (ENM's) wordt uitgestoten door afvalwaterzuiveringsinstallaties [52]. Uren en dagen later vestigen dergelijke ENM's zich als grotere aggregaties in natuurlijke watervoorraden. Daarom vereist het succesvolle gebruik van ENM's de implementatie van veiligheidsrichtlijnen [53] op basis van zijn nieuwe eigenschappen zoals vorm, grootte, lading, agglomeratie enzovoort. De ongebruikelijke reactiviteit van ENM's is vanwege hun oppervlakte- en kwantumeffecten met verschillende opto-elektronica en mechanische eigenschappen [54]. Dergelijke eigenschappen moeten worden geverifieerd vanwege hun verschillende toxicologische resultaten. Het lot van gemanipuleerde CNT's hangt af van de grensvlakeigenschappen, zoals adsorptie, reactiviteit, adhesie, cohesie en bevochtigbaarheid, en ook gereguleerd door waterchemie zoals pH, verontreinigende mengsels enzovoort [54]. Engineered CNT's met de juiste functionaliteiten fungeren als een bevestigingspunt waar verschillende natuurlijke waterbestanddelen kunnen verankeren. Een dergelijke wijziging zou de scheiding van CNT's uit de bundel vergemakkelijken, en individuele CNT's zullen uit de WWTP lekken. Daarom kunnen verontreinigde waterafvoeren worden gevonden in water dat is behandeld met CNT's. Vanwege de materiële complexiteit is het vaak moeilijk om de toxiciteit van CNT's te meten. Wetenschappers gebruiken aannames zoals "One Size Fit All" voor het meten van toxiciteitsverschijnselen van deze complexe nieuwe materialen. Er is een kennislacune en een gebrek aan wetenschappelijke gegevens. Er is enig denkwerk nodig om de toxiciteitsniveaus van elke ENM nauwkeurig te valideren en te controleren. Naast wet lab werken, kunnen we anticiperen op het gebruik van enkele computationele tools zoals kwantitatieve structuur-activiteitsrelatie (QSAR) modellen voor het classificeren van de ENM's met consensus fysisch-chemische eigenschappen. Dit zal belanghebbenden helpen de algemene risico-hotspots te begrijpen en hen in staat te stellen te kiezen welke combinatie veilig is om te gebruiken. Wetenschappers kunnen ook drempelwaarden bepalen voor elke ENM die in afvalwaterzuiveringsinstallaties moet worden gebruikt.

One-Pot gecombineerde technologie

Wetenschappers geven er vaak de voorkeur aan om "One-Pot" -technologie te ontwikkelen waarbij verschillende waterzuiveringstechnologieën worden geïntegreerd om meerdere waterverontreinigende stoffen in realtime aan te pakken [5]. Het volgen van dergelijke combinaties op het gebied van nanoveiligheid kan een lastige klus zijn. Voor zover wij weten, is er nog geen toxiciteitstest van dergelijke hybride technologie gedaan, dus het kan nodig zijn om te testen op eventuele milieuschade. Het is duidelijk dat de risicobeoordeling voor elke afzonderlijke technologie gericht moet zijn op andere, zodat men de controles kan uitvoeren zonder verdere beoordeling. Het totale risico van “One-Pot” gecombineerde waterzuiveringstechnologie kan als volgt worden berekend:

Beroepsmatige blootstellingsrisico's van CNT's

Een toename van het aantal en het productievolume van producten die technische nanomaterialen (ENM's) bevatten, zal echter leiden tot een grotere uitstoot in het milieu tijdens de productie, het gebruik, het wassen of de verwijdering van de producten [55]. Op een eenvoudig niveau lijkt nanotechnologie een veilige industrie, aangezien er tot nu toe weinig problemen zijn gemeld. De meest nadelige effecten van deze ENM's kunnen echter in de loop van de tijd duidelijk worden en leiden tot verplichtingen die vergelijkbaar zijn met asbesthoudende producten vanwege hun wijdverbreide gebruik in het dagelijks leven. ENM's als potentiële beroeps- en milieurisico's kunnen gezondheids- en veiligheidsproblemen veroorzaken [56]. Zoals gerapporteerd door NIOSH, ontwikkelden zeven werknemers hypoxemie en ernstige longziekte na het werken met een chemische pasta die een mengsel van ongedefinieerde nanodeeltjes (NP's) bevat. Wat betreft het risico van blootstelling aan de gezondheid op het werk, zijn er gegevens naar voren gekomen die bewijzen dat een werknemer stierf als gevolg van het ademnoodsyndroom terwijl hij nikkel NP's op struiken voor turbinelagers sproeide met behulp van een metalen boogproces. Helaas is de nanotechnologie-industrie grotendeels stil gebleven over het gebruik van ENM's en hebben regelgevers van de overheid geen strikte richtlijnen ingevoerd. Om deze reden is het nodig om de toxiciteit van ENM's te beoordelen en inzicht te krijgen in hun mogelijke voordelen of nadelige effecten op de menselijke gezondheid.

Het effect van CNT's lijkt gecorreleerd te zijn met hun wijze van toediening of blootstelling [16]. De geactualiseerde beschikbare norm wordt voorgeschreven voor asbest waarbij de toelaatbare blootstellingslimiet (PEL) 0,1 vezel per kubieke centimeter lucht is over een tijdgewogen gemiddelde van 8 uur (TWA) met een excursiegrens (EL) van 1,0 asbestvezels per kubieke centimeter boven Periode van 30 minuten. De werkgever moet ervoor zorgen dat niemand boven deze grens wordt blootgesteld. Het monitoren van de werkplek of werkactiviteit om blootstelling aan asbest te detecteren is op of boven PEL of EL voor een werknemer die een risico loopt op blootstelling is van cruciaal belang [43].

Een aantal studies hebben gemeld dat blootstelling van CNT's aan het ademhalingssysteem kan leiden tot astma, bronchitis, emfyseem en longkanker. Het is belangrijk op te merken dat sommige fabrieken stoffiger zijn, mogelijk door het ontbreken van industriële hygiënenormen [4]. Werken met verpulverde CNT's of mengsels die fijne CNT-deeltjes bevatten, kan een risico op inademing opleveren. Veel experimentele onderzoeken naar blootstelling door inademing hebben bijgedragen aan de beoordeling van de effecten van CNT's op de luchtwegen en de vaststelling van blootstellingslimieten. Langdurige beroepsmatige blootstelling aan CNT-stof in de lucht kan leiden tot ernstige laesies in de longen, zoals gedocumenteerd in dierstudies [4].