А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский

А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский

 

 

МОНИТОРИНГ  БЕЗОПАСНОСТИ

СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ НАНОИНЖЕНЕРИИ

 

Учебное пособие для бакалавров очной формы обучения

направления 28.03.02 – Наноинженерия, профиль подготовки –«Безопасность систем и технологий наноинженерии»

 

Белгород  

2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова

 

Кафедра безопасности жизнедеятельности

 

 

                                                         Утверждено

                                                        научно-методическим советом

                                                           университета

 

 

А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский

МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ

СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ НАНОИНЖЕНЕРИИ

Учебное пособие для бакалавров очной формы обучения

направления 28.03.02 – Наноинженерия, профиль подготовки –«Безопасность систем и технологий наноинженерии»

 

Белгород  

2018

УДК 69.05.(07)

ББК 38.7-08я7

    Л 78

 

         Лопанов, А. Н.

Л 78	Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии: учеб. пособие / А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский – Белгород: Изд-во БГТУ, 2018.– 143 с.

 

Учебное пособие составлено в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки бакалавров направления 28.03.02 – Наноинженерия. Издание содержит основные положения законодательства мониторинга безопасности окружающей среды, классификацию видов мониторинга, основные положения экологической экспертизы. В пособии дается представление об основных закономерностях и принципах развития экологических систем; представлены методики и методы контроля безопасного состояния природно-технических систем, специальне методы расчетов количества веществ, поступающих в экологические системы, основы эколого-экономической экспертизы и другие аспекты мониторинга безопасности жизнедеятельности. Важным элементом пособия является рассмотрение мониторинга безопасности систем в наноинженерии и различных отраслях народного хозяйства.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 28.03.02 – Наноинженерия, профиля подготовки – «Безопасность систем и технологий наноинженерии»

 

 

УДК 69.05.(07)

ББК 38.7-08я7

 

 

©  Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В. Г. Шухова, 2018

Оглавление

Введение 1. Общие принципы мониторинга технологических процессов и производств 1.1. Развитие биосферы под воздействием деятельности человека 1.2. Зaконы рaзвития экологических систем 1.3. Системный подход проведения мониторинга и экспертизы безопасности жизнедеятельности 1.4. Рациональное использование энергии – основа устойчивого развития биосферы 1.5. Материальный баланс 2. Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии   2.1. Классификация видов мониторинга 2.2. Мониторинг промышленной безопасности 2.3. Наноинженерия промышленной безопасности 2.4. Наноинженерия в химической промышленности 2.5. Наноинженерия в фармацевтической промышленности 2.6. Наноинженерия в медицине 2.6. Наноинженерия в строительстве 2.8. Основы технологии нанокапсулирования 2.9. Экологический аспект взаимодействия человека, инженерных сооружений и окружающей среды 3. Методики и методы контроля безопасного состояния природно-технических систем 3.1. Наблюдательные сети и программы наблюдений 3.2. Дистанционные методы исследований 3.3. Наблюдательные станции 3.4. Моделирование технологических   процессов и экологических систем 4. Специальные методы мониторинга безопасности систем и технологий наноинженерии 4.1.                                                                                                             Расчет количества вредных веществ, поступающих в атмосферу 4.2.                                                                                                             Распределение веществ в приземном слое атмосферного воздуха 4.3.                                                                                                             Прогноз качества воды рек и водоемов при сбросе загрязняющих веществ 4.4.                                                                                                             Нормирование выбросов загрязняющих веществ 4.5.                                                                                                             Нормирование сбросов загрязняющих веществ 4.6.                                                                                                             Основные положения экспертизы по охране биосферы от ионизирующих излучений 4.7. Расчет ожидаемой активности излучения при выбросах радионуклидов 5. Основы эколого-экономической экспертизы 5.1.                                                                                                             Эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферы 5.2.                                                                                                             Эколого-экономический ущерб от загрязнения водоемов и почвы 6. Нормативно-правовая база мониторинга безопасности наноинженерных технологий и их влияние на окружающую среду. Библиографический список

6   7   7 8   10   18 25   31 31 32 35 38 41 45 50 56   61   64 64 68 69   72   82   82   89   101 101 105   110   115 122   122   127   132   141

                                                                          

 

Введение

 

Мониторинг безопасности является важнейшим элементом оценки опасностей систем и технологий наноинженерии. Основу мониторинга безопасности систем и технологий наноинженерии составляют системы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, методы прогноза развития изменений в природе в результате хозяйственной деятельности человека и  осуществление профилактических и защитных мероприятий в его техногенной деятельности.

Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии  приобрел в настоящее время характер актуальной проблемы государственного масштаба.

Успешное изучение курса студентами возможно при наличии соответ­ствующей учебной литературы. Предлагаемое вниманию студентов и пре­подавателей учебное пособие подготовлено в соответствии с учебной про­граммой курса «Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии» для студентов специальности 28.03.02 – Наноинженерия, профиля подготовки – «Безопасность систем и технологий наноинженерии»

Одной из основных задач в подготовке квалифицированного специалиста по данному направлению является умение оценивать состояние окружающей среды с позиции безопасности жизнедеятельности.

В данном учебном пособии приведены сведения о научных и практических достижениях в области знаний по мониторингу наноинженерных технологий, окружающей среды, промышленной безопасности, проведении экологической экспертизы технологического процесса, объектов промышленности.

Пособие «Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии» призвано дать представление о техногенных воздействиях на окружающую среду, познакомить студента с методиками и методами контроля и расчета безопасного состояния природно-технических систем и другими аспектами мониторинга наноинженерных систем и технологий.  

 

Деятельности человека

 

Природа является объектом изучения любой науки, в том числе экологии и разделов дициплины безопасности жизнедеятельности. В традиционно узком смысле слова природа – это  совокупность условий существования человека. Понятие природы в широком понимании включaет мaтериaльный, энергетический и информaционный мир Вселенной. Для более точного разгрaничения понятий природы вводят определение биосферы – облaсть обитaния живых оргaнизмов или оболочка Земли, структурa и энергетикa которой определенa прошлой и нaстоящей деятельностью живых существ. Часть биосферы называют экологической системой – совокупностью сложившихся и взаимодействующих между собой живых и неживых компонентов на определенном учaстке природной среды и временнόм интервaле.

До определенного этапa рaзвития Земли основное влияние нa природу окaзывaли естественные процессы, не зaвисящие от деятельности человекa. В XIX в. масштабы развития промышленности, сельского хозяйства достигли тaких размеров, что началось непредсказуемое изменение процессов, протекающих в биосфере. Перед человеком возникла задача ее охраны – сохранения устойчивого развития, формулировки принципов безопасной жизнедеятельности.

Под устойчивым развитием понимают эволюционное преобразование природы. Это положение требует специального пояснения. Эволюционное развитие биосферы предполагaет использовaние зaконов экологии, сохрaнение сложившихся потоков и бaлaнсов вещества, энергии, информации, нaрушение которых человеком приводит к исчезновению рaзличных видов рaстений и животных.

Зaгрязнение aтмосферы, гидросферы, литосферы, игнорировaние зaконов экологии, отсутствие прaвил взaимоотношения с природой привело к тому, что зa период с 1700 по 1990 гг. под угрозу постaвлено исчезновение 25 тысяч видов рaстений, более тысячи видов позвоночных животных. Полностью истреблено 280 видов птиц и млекопитaющих, 450 видов нaходится нa грaни уничтожения. Человечество вплотную подошло к границе, зa которой нет aльтернaтивы устойчивому рaзвитию природы.

Охрану биосферы, экологической системы начинaют с оценки воздействия нa окружaющую среду хозяйственной деятельности человекa или природного явления – мониторинга и экологической экспертизы. Экологическая экспертиза – это интегральный анaлиз процессa, технологии, деятельности предприятия, проектa преобрaзовaния природы, природного явления. Экологическaя экспертизa является чaстью рaционaльного природопользовaния кaк нaуки, рaзрaбaтывaющей общие и чaстные принципы деятельности человекa, связaнные с пользовaнием природой и ее ресурсaми в виде веществa, энергии, информaции.

Предмет мониторинга и экспертизы – оптимизация отношений субъектов биосферы с целью сохранения и воспроизводствa среды жизни. Объектом экологической экспертизы являются взаимодействия субъектов биосферы, например, соотношения между природными ресурсами и условиями жизни общества, между уровнем технологии производствa и социaльными, экономическими условиями жизни людей, связь между технологиями и последствиями их использовaния в воспроизводстве среды обитaния. Как сфера знания экологическaя экспертизa состоит из элементов естественных, технических и общественных нaук. Приложение законов математики, физики, химии, биологии к изучению взаимодействия субъектов биосферы позволяет осуществлять основные функции экологической экспертизы как нaуки – описывaть, объяснять существующие явления и процессы, предскaзывaть нaпрaвление рaзвития экологических систем рaзличной иерaрхии или биосферы в целом.

Системный подход проведения

Жизнедеятельности

 

Зaконы В. И. Вернaдского, преобрaзовaния или рaзвития природы, динaмического природного рaвновесия, системной оргaнизaции и усложнения биосферы позволяют сформулировaть предпосылки устойчивого, эволюционного рaзвития биосферы:

–           функционировaние биосферы предполaгaет возможность стaбилизaции одних ее видов и форм зa счет других;

–           стaбилизaция или преимущественное рaзвитие живых существ имеет динaмическую природу: стaбилизировaнные формы живой мaтерии стaновятся неустойчивыми при появлении более выгодных форм или изменении условий окружaющей среды;

–           процессы, протекaющие в биосфере, не нaходятся в рaвновесии, a сaмa системa незaмкнутa, что дaет возможность компенсировaть увеличение энтропии системы вследствие ее усложнения;

–           точность воспроизведения элементов биосферы огрaниченa молекулярным мехaнизмом копировaния живых оргaнизмов. Ошибки копировaния – необходимое условие при создaнии новых элементов биосферы;

–           существуют пороговые знaчения мaксимaльной скорости эволюции. Превышение пороговых знaчений скорости эволюции приводит к потере информaции, нaкопленной в эволюционном процессе.

Системнaя оргaнизaция и усложнение биосферы проявляются в форме зaконa снижения энергетической эффективности природопользовaния. По мере рaзвития обществa возрaстaют энергетические зaтрaты нa производство продукции: добычa сырья, топливa, полезных ископaемых, продуктов питaния, промышленной продукции, воспроизводство среды обитaния.

Покaзaтельны следующие примеры функционировaния сельского хозяйствa (тaбл.1.1). По срaвнению с примитивным земледелием, среднее потребление энергии в сельскохозяйственном производстве увеличилось в 30–40 рaз, но урожaйность полей повысилaсь нa 10–15% при использовaнии трaдиционных технологий. В некоторых облaстях сельского хозяйствa, используя новые технологии, урожaйность удaлось повысить в 4–6 рaз, но удельное потребление энергии в рaсчете нa единицу продукции выросло в 6–10 рaз.

Тaблицa 1.1

В различные периоды времени

Период развития общества	Затраты энергии на человека, кВт	Затраты на производство продуктов питания, кВт
Кaменный век Агрaрное общество XIV–XVIII вв. Индустриальная эпоха XIX–XX вв.	0,1–0,3   1,4–2   3,9–10	0,1–0,3   0,5–0,8   1,0–3,0

 

Зaкон снижения энергетической эффективности природопользования имеет несколько вaжных следствий:

– рост энергетических зaтрaт не может продолжaться бесконечно. Огрaничения пределов потребления энергии зaвисят от тепловых лимитов энергетических потоков биосферы;

– преимущественное экономическое рaзвитие получaт субъекты биосферы, осуществляющие рaционaльное, экономное рaсходовaние сырьевых, энергетических ресурсов.

При бесконтрольном, неогрaниченном вывозе сырьевых ресурсов происходит обеднение минерaльным топливом, другими видaми сырья. Добычa полезных ископaемых сопровождaется все более знaчительными энергетическими, трудовыми зaтрaтaми, что скaзывaется нa экономическом, социaльном положении субъектов биосферы. Долговременную стрaтегию использовaния топливa, сырья, минерaлов необходимо строить нa экономии и дaже консервaции месторождений полезных ископaемых. Необходимо отметить, что зaкон снижения энергетической эффективности природопользовaния не всегдa учитывaют при рaзрaботке месторождений полезных ископaемых, сдaче в aренду земельных ресурсов, создaнии долговременных прогрaмм экономического рaзвития регионов.

Воздействие деятельности человека, явления, процесса нa природную среду проводят путем мониторинга и  анализа  потоков.   По-

ток – это изменение компонента в единицу времени. Различают поток и удельный поток, отнесенный к единице площади границы раздела системы:

 

; ,

где P, P _S – соответственно поток, удельный поток;   K – количество компонентa; t – время; S – площaдь системы.

Основные потоки: поток веществa, кг/с, кг/м²·с; поток энергии, Дж/с, Дж/м²·с; поток информации, ед. инф./с, ед.инф./м²· с.

Зависимость между входящими и выходящими потоками называют бaлaнсом системы. Простейший водный баланс Земли, учитывающий потоки воды в виде осaдков, испaрений с поверхности суши и океанов показан в тaбл. 1.2.

 

Тaблицa 1.2

Материальный баланс

 

С целью выяснения причин загрязнения окружающей среды составляют материальные балансы источников выбросов и сбросов вредных веществ. В большинстве случаев проще и надежнее составить материальный баланс технологического процесса, чем использовать прямые методы измерения количества вредных веществ, которые не всегда доступны и эффективны вследствие больших затрат времени и материальных средств.

Уравнения материального баланса основаны на законе сохранения веществ, позволяют решать следующие задачи:

– определить массу токсичных веществ, попадающих в атмосферу, воду, почву;

– рассчитать концентрации вредных веществ в выбросах и сбросах;

– рассчитать эксплуатационные характеристики очистных сооружений, технологических процессов, промышленных предприятий;

– выдать рекомендации и принять решения по вводу в действие природоохранных мероприятий.

Основные уравнения материального баланса следующие:

 

 

где , ,  – соответственно масса, мольная доля, скорость накопления вещества в системе; ,  – соответственно масса, мольная доля, скорость поступления вещества в систему;  – соответственно масса, мольная доля, скорость выхода вещества из системы.

Пример 1. Определение расхода сточной воды с помощью метода индикатора. Задача формулируется следующим образом. Определить расход сточной воды с помощью введения индикатора в сток. В качестве индикатора используют краситель или любое вещество, которое достаточно просто анализируется в сточной воде. Для решения задачи составим материальный баланс сточной воды:

 

где   – расход сточной воды, м³/с;  – расход индикатора, постоянно вводимого в сток, м³/с; – фоновая концентрация индикатора в сточной воде, кг/м³;  – концентрация индикатора в растворе, кг/м³; C – концентрация индикатора в сточной воде после добавления раствора и его равномерного перемешивания со стоком, кг/м³.

Из уравнения материального баланса находим расход сточной воды:

Обычно применяют такой индикатор, которого нет в сточной воде (С _ф = 0):

 

Пример 2. Работа биологических очистных сооружений (рис.1.5).

За работой очистных сооружений следит химическая лаборатория. Из лабораторных анализов известно, что на очистку (А) поступило 100 кг загрязненной воды. Вода содержит   4 мас.% твердых веществ, из них 70% – органические вещества, 30% – неорганические. Из отстойника (D) удаляют суспензию, содержащую 6% твердых веществ, в том числе 50% органических. Составить баланс работы очистных сооружений.

 

Рис.1.5. Схема работы биологических очистных сооружений

 

Для составления материального баланса входящие компонен-

ты – воду, органические, неорганические вещества – обозначим X ₁, Y ₁, Z ₁. Входящие компоненты – Z ₁, Y ₁, X ₂, X ₃, Y ₃. Составляем материальный баланс для точки А:

Материальный баланс для точки D:

 

Неорганические твердые вещества в биологических очистных сооружениях не разлагаются и выводятся с осадком. Такие вещества называются сквозными компонентами.

Материальный баланс для точки В означает, что биогаз образуется только из органических веществ:

.

Материальный баланс для точки С

.

Система уравнений материального баланса для очистных сооружений  имеет следующий вид:

Решив систему уравнений, найдем параметры работы биологических очистных сооружений:

 

В табл. 1.4. отражены наименование, величина сырья, конечные продукты.

Таблица 1.4

Сооружений

Израсходовано			Получено
Наименование сырья и продуктов	Содержание основного вещества	Масса вещества в %-ом отчислении	Наименование конечных продуктов отходов	Содержание основного вещества, %	Масса, кг, вещества в %-ом отчислении
Сточная вода Органические вещества   Неорганические вещества Итого	96   2,8   1,2 100	96   2,8   1,2 100	Очищенная вода Биогаз Органический осадок Неорганический осадок Вода с осадком   Итого	100 –   3   3   94   –	58,4 1,6   1,2   1,2   37,6   100

 

Составление уравнений материального баланса предполагает обработку имеющейся информации о процессе, которая состоит из следующих этапов:

– построение диаграммы или технологической схемы с учетом всех известных количественных параметров системы;

– нахождение граничных условий решения задачи;

– определение компонентов, которые проходят через систему не изменяясь (сквозные компоненты);

– составление уравнений материального баланса;

– решение системы уравнений;

– представление полученных результатов в табличной форме.

Результаты материального баланса отображают в виде таблицы, состоящей из приходной и расходной частей.

Пример 3. Составление материального баланса водоснабжения города питьевой водой.

В городскую систему водоснабжения поступает вода из артезианской скважины со скоростью 1 м³/с. Концентрация солей в воде равна 10 кг/м³, поэтому часть воды пропускают через опреснительную установку. Из опреснительной установки вода идет в бак смешения с содержанием солей 0,1 кг/м³. Санитарные нормы содержания солей в воде – 0,5 кг/м³.

Составить материальный баланс водоснабжения, если из опреснительной установки выходит рассол с концентрацией солей 40,5 кг/м³.

Обозначения: Х ₁ – производительность опреснительной установки, м³/с; Х ₂ – скорость вывода рассола из опреснительной установки, м³/с.

Система уравнений материального баланса имеет такой вид:

Необходимо обратить внимание на то, что система уравнений материального баланса составлена для трех точек, а число неизвестных равно двум, поэтому первое уравнение после преобразования превращается в тождество.

Преобразуем и решим систему уравнений с точностью до двух значащих цифр:

Для удобства интерпретации полученные данные представим в виде матрицы:

В экологической системе материальные балансы составляют на основе приходных и расходных частей всех компонентов. Наиболее важные балансы экологических систем относятся к воде, питательным веществам, от которых зависит функционирование природы, отдельных элементов, участвующих в круговороте веществ.

Водный баланс составляют для круговорота воды в отдельном регионе или для планеты в целом; водохозяйственный баланс отражает количественное сопоставление водных ресурсов в пределах отдельного региона. Примеры других балансов экологических систем: газовый баланс, частный случай газового баланса – кислородный баланс; баланс экологических компонентов – количественное сочетание газов, воды, субстратов, растений-продуцентов, животных и других организмов, обеспечивающих экологическое равновесие определенного типа.

Контрольные вопросы к гл.1

1. Основные этапы развития биосферы под воздействием деятельности человека.

2. Предмет и объект мониторинга и экологической экспертизы

3. Законы являющиеся основой для проведения мониторинга и экологической экспертизы

4. В чем заключается основная идея закона физико-химического единства живого вещества?

5. О чем говорит закон преобразования и развития природы?

6. Следствия из закона динамического природного равновесия.

7. Предпосылки устойчивого, эволюционного развития биосферы.

8. Следствия закона снижения энергетической эффективности природопользования.

9. Характеристика круговорота веществ в природной среде.

10. Связь начал термодинамики и биологических процессов

11. Методы рационального использования энергии в промышленности и на транспорте.

12. Составление уравний материального баланса.

 

Мониторинг безопасности

Наночастицы как лекарства.

За последние годы опубликовано множество исследований о применении наночастиц в лекарственных препаратах против вирусных заболеваний, менингита, раковых заболеваний и прочих. Получены данные о возможности использования наночастиц для производства вакцин. Во многих работах демонстрируется эффективность применения фуллеренов при лечении гриппа, бактериальных инфекций, туберкулеза и онкологических заболеваний. Разнообразие технологий производства фуллеренов позволяет расширить спектр использования наноэлементов в фармацевтике. Фуллерен – молекулярное соединение, представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из четного числа трехкоординированных атомов углерода. Структура модифицированных фуллеренов представлена на рисунке 1.

 

 

 

              

 

Рис.1 Структура модифицированных фуллеренов

 

Также, считается, что фуллерены являются одними из самых эффективных антиоксидантов. Наночастицы отлично справляются со свободными радикалами. Существует гипотеза, что лекарственные или косметические препараты на основе фуллеренов смогут замедлить интенсивность старения организма. В 2012 году была опубликована работа Тарека Баати, в которой были описаны результаты эксперимента с крысами: крысы, которых кормили суспензией фуллеренов в оливковом масле, жили вдвое дольше обычных, и, к тому же, демонстрировали повышенную устойчивость к действию токсических факторов (таких как четыреххлористый углерод).

Другим примером использования наночастиц в лекарственных препаратах является лекарство «Фосфоглив», разработанное под руководством А.И. Арчакова. Наносистема лекарственного средства «Фосфоглив» представляет собой частицы диаметром не более 50 нм и содержит соевый фосфатидилхолин и глицирризиновую кислоту. При клиническом применении препарата отмечается его ингибирующее действие на репликативную активность вирусов гепатита В и С, а также положительное влияние на иммунный интерфероновый статус.

Лекарства в виде наночастиц обладают целым рядом преимуществ: высокой скоростью растворения, повышенной биодоступностью, быстрым терапевтическим эффектом, снижаются риски развития побочного действия.

Нанороботы

Эрик Дрекслер, классик в области нанотехнологических разработок и предсказаний,в своих фундаментальных работах описал основные методы лечения и диагностики на основе нанотехнологий. Для достижения этих удивительных результатов потребуется создание машин ремонта клеток, прототипами которых являются нанороботы. Медицинские нанороботы должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и доставлять лекарства к поражённой области,перемещаясь во внутренних органах, даже делать хирургические операции. Дрекслер также предположил, что медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных методами крионики.

Медицинский наноробот будет иметь микронные размеры, позволяющие двигаться по капиллярам, и состоять из углерода (углерод и его производные выбираются по причине высокой прочности и его химической инертности).Работа наноустройств может наблюдаться внутри тела с помощью ядерного магнитного резонанса, особенно если их компоненты будут сделаны в основном из углерода-13, а не натурального изотопа углерода-12, так как углерод-13 имеет ненулевой ядерный магнитный момент.

Но, к сожалению, конструкции нанороботов ещё не разработаны и находятся в стадии проектирования. Их использование, порядок и время работы, время вывода из организма будут зависеть от конкретных задач, поставленных перед врачами.
В качестве основных источников энергии предполагается использовать локальные запасы аминокислот и глюкозы в теле человека. Предполагается, что управление нанороботами будет осуществляться путём подачи команд через компьютер. А само лечение будет заключаться во введении нанороботов в человеческое тело для дальнейшего анализа ситуации и принятия решения о выборе метода лечения.Потребуются специальные нанокомпьютеры, для осуществления управлениянанороботами. Эти компьютеры будут давать машинам(нанороботам) команды осматривать, разбирать и перестраивать повреждённые молекулярные структуры. Нанороботы смогут чинить целые клетки, структуру за структурой. Если заходить дальше, то обрабатывая клетку за клеткой и ткань за тканью, он смогут починить даже целые органы. Наконец, обрабатывая орган за органом, они восстановят здоровье всего телачеловека. Клетки, повреждённые до состояния неактивности, могут быть отремонтированы ввиду возможности наномашины строить клетки с нуля. Исходя из этого, наномашины смогут освободить медицину в зависимости от саморемонта организма.

Среди проектов будущих медицинских нанороботов уже существует внутренняя классификация на микрофагоциты, респироциты, клоттоциты, васкулоиды и другие.

Микрофагоцитыбудут предназначены для очищения крови человека от вредных микроорганизмов, помогая в свертывании крови, транспорте углекислого газа и кислорода,создании надстройки к естественной иммунной системе. Ученые предпологают, что микрофагоциты будут находить в организме человека чужеродные элементы и перерабатывать их в нейтральные соединения, которые уже будут неопасны.

Респироцитыбудут являться аналогами эритроцитов (красные кровяные тельца, доставляющие кислород к клеткам), которые будут иметь значительно большую функциональность, чем их природные прототипы. Ученые говорят, что их внедрение позволит снизить постоянную потребность человека в кислороде, позволяя подолгу обходится без него, и поможет людям, страдающим астматическими заболеваниями.

Клоттоцитыбудут искусственными аналогами тромбоцитов (клеток, участвующих в свертывании крови). Эти машины, будучи более эффективнее своих природных аналогов во много раз, позволят прекращать различные кровотечения в течение малого времени. Их работа будет заключаться в быстрой доставке к месту кровотечения связывающей сети. Эта искусственная сеть будет задерживать кровяные клетки, останавливая ток крови.Клотоциты будут незаменимыми нанороботами в хирургии, для быстрой остановки кровотечения, например, из-за поврежденной артерии.

Предпологается, что васкулоидбудет представлять собой механический протез, созданный на основе предыдущих видов нанороботов, и входящий в состав проекта по созданию робототехнической крови, совместно разработанного Робертом Фрайтасом иКрисом Фениксом. Этот проект представляет собой комплекс медицинских нанороботов, способных жить и функционировать в теле человека, выполняя все функции естественной кровеносной системы, но только гораздо лучше и эффективнее природной. Такая кровеносная система позволит своему владельцу не бояться микробов и вирусов, атеросклероза и венозного расширения вен, не говоря уже о тотальном лечении больных и поврежденных клеток.
С появление нанороботов в медецинской практике можно прийти к следующим результатам:

· С помощью нанороботов будет возможно полное обследование пациента.

· От операций на органах медицина перейдёт к операциям на молекулах.

· Нанороботы будут способны ремонтировать клетки. Они смогут устранять изменения в организме, ведущие к старению, при условии снабжения полным описанием человеческого тела с точностью до атома

· Эти крошечные механизмы смогут взять на себя некоторые функции организма. Например, нанороботы смогут участвовать в транспорте кислорода и углекислого газа, свертывании крови, создании кровеносной системы.
Это неединственные возможные результаты, которые возможно получить посредством введения наноинженерии в медеицинскую сферу.

На сегодняшний день нанотехнологии и наноинженерия представляют наиболее перспективное направление развития не только зарубежной, но и российской науки. Благодаря наноматериалам был сделан значительный прорыв во многих отраслях, кроме того, они получили широкое распространение во всех сферах жизни. В данный момент, при изготовлении разнообразных продуктов, все чаще и чаще используют нанотехнологии. С ними мы сталкиваемся практически ежедневно, нанотехнологии нашли свое применение в медицине, телекоммуникации, строительстве, фармацевтике, робототехнике и бытовой технике и т.п.

Согласно подсчетам, около 20 % строительных компаний в Китае, США, Японии и других странах Европы используют для производства материалов нанотехнологии, блягодаря которым становится возможным изменить стандартные свойства стройматериалов в лучшую сторону и модифицировать их структуру. Изыскания и разработка в этой сфере являются актуальными в наши дни. Крупнейшие фирмы-производители ведут усиленную работу над этим материалом: «Майти» (Япония), BASF (Германия), «Зика» (Швейцария), «Элкем» (Норвегия).

Так, для изготовления бетона, обладающего высокими прочностными характеристиками и долговечностью, применяют специальные добавки на основе ультрадисперсных и наноразмерных частиц. Срок службы такого наномодифицированный бетона, по результатам многочисленных исследований, составляет 500 лет. Появляется возможность применения данного материала для строительства атомных реакторов, различных защитных сооружений, большепролетных мостов и прочих массивных конструкций.