近年來(lái)，隨著(zhù)環(huán)境醫學(xué)和環(huán)境礦物學(xué)的發(fā)展，礦物粉體對環(huán)境和生物體造成的潛在安全性問(wèn)題愈發(fā)受到人們的重視。
研究表明：大部分礦物粉體都具有生物毒性，特別是亞微米和納米級粉體的毒性效應更為顯著(zhù)。
超細礦物粉體材料在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，甚至廢棄以后，會(huì )以一種新的形態(tài)進(jìn)入到環(huán)境中，其獨特的結構和特殊的組成成分在環(huán)境中極易被吸收或轉化，并釋放自由基、重金屬等高活性和有毒有害物質(zhì)，從而破壞環(huán)境和生物體體系平衡。
部分礦物大顆粒因其本身會(huì )釋放毒性物質(zhì)而表現出毒性，部分礦物粉體因其特有的超細效應誘導或者直接攻擊細胞和微生物個(gè)體的特定部位而產(chǎn)生毒性，也有部分礦物超微粉體因其強烈的吸著(zhù)性極易攜帶其他有毒有害物質(zhì)被生物體吸收而產(chǎn)生毒性。
按其作用對象不同，將超細礦物粉體環(huán)境安全性主要分為流行病學(xué)調查、微生物活性和細胞毒性三類(lèi)。
1、礦物粉體流行病學(xué)調查
超細礦物粉體能經(jīng)過(guò)人體呼吸系統整個(gè)過(guò)程，進(jìn)入人體后會(huì )在呼吸道中沉積，粉體顆粒本身及其溶出物導致機體組織功能紊亂，從而導致病變的發(fā)生。
粉體流行病學(xué)調查對象由長(cháng)期在粉體環(huán)境下作業(yè)的工人，后來(lái)擴大至整個(gè)大氣粉體環(huán)境中的人群。
在我國，以生產(chǎn)性粉體引起的法定職業(yè)病——塵肺病為例，累計塵肺病例60余萬(wàn)人，近年每年新發(fā)塵肺病例在1萬(wàn)人左右，并且有上升趨勢。
另外，流行病學(xué)調查結果顯示，長(cháng)期暴露在較大濃度的粉體環(huán)境中，呼吸道系統癌癥發(fā)病率明顯升高。
石棉粉體與間皮瘤、纖維肉瘤、腺癌和鱗狀細胞癌的發(fā)生有直接關(guān)系，長(cháng)期暴露在高濃度水泥粉體條件下會(huì )導致最大肺活量（FVC）降低。
寶石加工工人多發(fā)肺結核、肺氣腫等疾病。在建筑工業(yè)中，可吸入混凝土粉體的濃度遠高于規定的安全底線(xiàn)，要想阻止硅肺病十分困難。纖維狀沸石如毛沸石的危害性已引起了相當的關(guān)注。
研究結果表明，農業(yè)粉體及其個(gè)別部分均能因其黏膜炎性和化膿性支氣管炎、支氣管周?chē)姆窝缀头文撃[、彌漫性肺硬化、并形成個(gè)別的肺結節、淋巴組織增生等明顯的生物學(xué)作用，并已被臨床和形態(tài)學(xué)所證實(shí)。
10μm直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，5μm直徑的可進(jìn)入呼吸道的深部，2μm以下的可100%深人到細支氣管和肺泡。持續暴露于不同濃度的長(cháng)8-30μm、直徑小于0.25μm的貴橄欖石、直閃石、透閃石以及二氧化硅顆粒中會(huì )造成胸膜瘤。
超細礦粉能直接進(jìn)入肺泡中，又因其活性強、易擴散，對人體健康危害更大，因此，必須在礦粉加工過(guò)程中控制加工車(chē)間粉體顆粒濃度，并在使用過(guò)程中做好防護措施。
另外，部分礦物藥及其制劑的不當使用可導致?lián)p傷和急性腎功能衰竭，產(chǎn)生臨床腎毒性病變，如含砷、汞、鉛和銅等礦物類(lèi)藥。
2、超細礦物粉體的微生物活性研究
微生物與礦物間的吸附（粘附）是兩者相互作用的基礎。超細礦物粉體顆粒與一般微生物尺寸相近（微米級與亞微米級），因而彼此之間的能量交換和物質(zhì)交換異?；钴S。
在顆粒界面/細胞膜作用過(guò)程中，超細礦物顆粒對微生物發(fā)生穿刺、內鑲、破壁等行為，以及由此引發(fā)的菌體形態(tài)、酶、代謝產(chǎn)物的變化，對菌體成分和代謝物質(zhì)毒性、對菌體成分產(chǎn)生的免疫損傷等生理學(xué)上的響應。
另一方面，微生物對礦粉有粉化、侵蝕作用，引起顆粒物表面形態(tài)、基團、電荷變化等礦物學(xué)響應，且微生物釋放的代謝產(chǎn)物會(huì )加快對礦物顆粒的溶蝕，產(chǎn)生的更多有害成分會(huì )刺激菌體造成其莢膜抗吞噬和溶解酶能力的變異，近來(lái)有研究學(xué)者將之定義為“近尺寸作用”。
有研究結果顯示，方解石、石英和錫石等礦物表面生物吸附率隨著(zhù)pH值的升高而下降，且微生物會(huì )隨著(zhù)生長(cháng)條件和環(huán)境的變化調整自身機能以適應，能夠改變對礦物表面的吸附能力，對重金屬和有毒有害有機物的吸附能力有明顯的提高。
亞微米和納米級別礦物粉體，對人體皮膚表面和體內寄生的微生物正常生理活動(dòng)產(chǎn)生影響，從而改變人體防御體系的穩定，導致病變的發(fā)生。
一定濃度10μm以下的水鎂石能促進(jìn)大腸桿菌的生長(cháng)代謝，增加其產(chǎn)物含量及酶的活力，從而增加大腸桿菌的數量。
含鈣離子或鎂離子高的礦物粉體能促進(jìn)入體3種正常細菌（表皮葡萄球菌、緩征鏈球菌和大腸桿菌）的生長(cháng)代謝。
3、超細礦物粉體的細胞毒性
超細礦物顆粒對動(dòng)物組織的毒性主要表現在對細胞的毒性上，通過(guò)對細胞的損傷進(jìn)而引發(fā)病變。
國內外研究礦物顆粒細胞毒性試驗主要有體外細胞毒性試驗和動(dòng)物試驗兩種。
體外毒性試驗用細胞大多使用呼吸道系統細胞，如肺泡巨噬細胞、V79細胞、A549細胞和人胳靜脈內皮細胞等。
有實(shí)驗表明：含有游離二氧化硅的礦物粉體都對細胞產(chǎn)生毒性作用，如納米SiO2、砂巖礦、水泥粉等；
纖維狀礦物粉體比顆粒狀礦物細胞毒性強，如石棉類(lèi)、纖維水鎂石、人造纖維等；
針狀礦物粉體可以刺破細胞膜，導致細胞破裂而死亡；
超細礦物顆粒與細胞相互作用產(chǎn)生了羥自由基（•OH）等活性氧物質(zhì)，活性氧物質(zhì)通過(guò)破壞細胞膜和影響基因的正常表達破壞細胞體系的穩定性，使得細胞失活或者發(fā)生病變。被細胞吞噬的礦物顆粒能長(cháng)期積聚在細胞內部，如果溶解速度低于積聚速度，則長(cháng)時(shí)間后細胞被礦化，或纖維化，或破裂死亡。
大氣可吸入顆粒物（PM2.5）主要成分是礦物，礦物超細顆粒吸附附著(zhù)重金屬和有害有機物之后，其細胞毒性明顯增強，對人體危害更大，這正成為當今國內外環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，因此，對于大氣顆粒物特別是可吸入顆粒物濃度的控制和污染治理顯得尤為重要。
4、如何消除或降低超細礦物粉體的環(huán)境毒性？
隨著(zhù)工業(yè)現代化的不斷發(fā)展和人們對高科技產(chǎn)品需求的日益增多，超細礦物粉體材料的應用前景十分廣闊。
但是超細礦物顆粒具有不利于環(huán)境與生物安全的特性，這勢必會(huì )妨礙該類(lèi)材料的推廣與使用，尤其是在倡導科學(xué)發(fā)展和可持續發(fā)展理念的當今社會(huì )。
礦物粉體顆粒的環(huán)境毒性主要是由自由基和待溶出離子所致，因此可就消除或者降低這兩者釋放量入手，如改性、表面酸堿處理或者開(kāi)發(fā)特定礦物粉體替代材料等。
如何開(kāi)發(fā)出環(huán)境友好型超細礦物粉體材料是一項極具發(fā)展潛力和極大發(fā)展空間的新技術(shù)，但是統一規范的超細礦物粉體材料的安全性評價(jià)體系也亟需制定。
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