自然辩证法论文-科学技术与环境伦理问题研究

《自然辩证法概论》期末课程论文科学技术与环境伦理问题研究以纳米技术为例摘要：纳米技术的发展标志着人类认识自然达到了一个新的层次，人类的科学技术进入了纳米时代。纳米技术将是一次深刻的技术革命，有着远大的发展和应用前景。但是，任何科学技术都有两面性。纳米技术潜在的环境问题及生态问题已经逐渐显现或被证实，这将严重制约纳米技术更好的发展。因此，纳米技术的成败很大程度上取决于它处理环境及其相关问题的能力。而纳米技术对环境伦理问题的影响的考量，是保证它健康发展的必要环节。我们要用哲学的方法去反思纳米技术，同时，也需要制定出一系列的人为控制手段，合理的规避纳米技术将会给人类造成的潜在危害，使纳米技术更好的为人类服务。关键词：纳米技术；辩证思考；环境伦理；和谐发展科学技术本质上发挥着承载人类文明急流之河床的社会功能:增进人类对自然界认识，改善支撑着人类物质生活的技艺[1]。科学技术创新推进知识的加速发展表明人类拥有非凡的才智，足以抓住普罗米修斯之火，并且历经数千年的文明发展事实上已经成为地球自然进化的主导力量。然而，科学技术在带动人类文明的高速发展同时却带来了一定的环境伦理问题。例如，20世纪中期合成化学及其相关技术的突破，带来化学农药、化肥和氟利昂等人工化合物的大量制造和广泛使用。它们在造就化学农业和制冷工业兴起等经济奇迹的同时，也引发了化学农药污染和臭氧层耗损等严重的环境问题，并最终形成全球性的生态灭难。因此，对科学技术与环境伦理问题的关系研究对以后科学技术的发展具有重要的指导意义。本文基于此，以纳米技术为例，探讨一下科学技术对环境伦理的影响。一、纳米技术简介著名物理学家、诺贝尔物理奖获得者理查德·费曼在1959年曾预言:“如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，将会产生怎样的奇迹?”如今，这个美好的梦想已经成为现实，它就是纳米技术。纳米技术是80年代末期刚刚诞生并正在崛起的高新科技。它的基本含义是在纳米尺寸范围内(10-9~10-7米)认识和改造自然，通过直接操作原子、分子而创造新物质。它所研究的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，从而开辟了人类认识世界的新层次，这标志着科学技术进入了一个崭新的时代—纳米科技时代[2]。目前，纳米技术已与信息技术、生物技术一起被列为21世纪的三大关键技术，纳米技术的研究领域不同于以往的宏观和微观领域，它开创了介观领域，研究在纳米尺度下物质世界的特性。纳米技术的社会应用将对人类社会产生巨大的影响，它将推动社会的经济发展，改善人类的生活环境，提高人类的生存质量，极大地丰富人类的物质生活水平。任何科学技术的发展都具有两面性，纳米技术也不例外。[3]华南理工大学博士生导师龚克成是中国材料学领域的专家，一直从事纳米复合材料的研究工作，龚克成教授表示:“目前科学界对纳米技术或可能形成的负面影响还认识不足，科学技术研究工作者必须具备一定的科学伦理，从而控制未知的新型科技灾难，纳米技术仍只是初级研发阶段，产业利用也刚建立，在源头上加以控制还为期不晚。”纳米技术在给人类带来巨大的福利之外也将带来一定的负面影响，它的发展也可能给生态环境、国际关系、生命伦理方面带来新的问题。因此要正确认识纳米技术在人类社会发展中的地位和作用，使其更好地为人类造福，就必须分析它和社会发展之间的关系。针对纳米技术所带来的各种社会问题，我们必须采取积极有效的社会控制措施，不仅要达到实现纳米技术自身良性发展的目标，而且让它在推动人类社会的可持续发展中发挥更好的作用。二、纳米技术将引发的生态环境问题作为可能引起下一次工业革命的新技术，纳米技术有望彻底改变现有的生产方式，但“实现这泪标的主要障碍就在于控制、减轻或者彻底消除与这一技术相关的环境问题及与环境问题相关的其他问题，或者因其滥用而出现的困境[4]。”川从长远的观点看，纳米技术可能不仅会极大地改变我们人类作为一个生物物种的现状，也会极大地改变我们现在生活于其中的环境。人类生命质最极大地依赖于环境和生态质最。因此，纳米技术的环境风险及其伦理问题引起了广泛的关注随着纳米材料和纳米技术基础研究的深入发展，纳米技术拓展了人类保护环境的能力，为彻底改善环境污染和从源头上控制污染源的产生创造了条件。纳米技术与环境保护和环境治理的进一步有机结合，将会有助于解决许多环保难题。在空气净化方面，由纳米材料制成的汽车尾气净化剂可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳和氮氧化合物的污染问题；在污水处理方面，纳米级净水剂不仅能将污水中的悬浮物完全吸附并沉淀下来，而且能将细菌和病毒完全去除，得到高质量的纯净水，完全可以饮用；在环保杀虫方面，采用纳米氧化硅微粒吸附传统的杀虫剂，可很好地延长其有效期，降低农药污染的程度[5]。可见，纳米技术将在环境保护和环境治理方面大显身手，使人类距离可持续发展的目标更近一步。然而，在纳米尺度的环境污染问题已相当明显。比如近年来的北京雾霾问题。其污染源于空气中的微小粒子，如PM2.5等。[6]PM2.5是指在空气中存在的每立方米中小于250nm超细颗粒物的数量。这种细颗粒物虽然在大气成本中的含量特别少，但是它可以严重的左右空气的质量。在这种细小的颗粒物中，含有极大的有毒有害物质，而且由于体积微小，在空气中的漂浮能力就很强，活动和影响的范围也较大。10nm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2nm以下的可深入到细支气管和肺泡。它对人体的健康危害极大，因为人们如果在呼吸过程中将其吸入呼吸道中，将会直接进入人体的肺泡中，直接影响着肺部的通气功能，人体处于缺氧的状态。并且这种细小的颗粒物一旦进入肺泡之中，就会永久的吸附其中，很难掉落。其实这种纳米尺度的颗粒并不是在近期被人类生产出来的，我们说生活的环境还中其实一直就存在着这种问题。因为当前的科学技术使其更加清晰的展现在了人们眼前。不过科学技术对十生态环境的影响，我们也必须保持高度的警惕。纳米尺度的颗粒，已经实实在在的影响着我们所生活的环境。综上所述，虽然纳米技术的发展为环境治理提供了一系列有效的手段，但是纳米技术与纳米材料的研究还处于起步阶段，我们对于纳米尺度物质性质的认识还极不全面。在没有经过充分的评估与论证的情况下，我们不能只因纳米技术所带来的经济和环境利益而片面进行发展，因为纳米技术的不当应用也将造成新的环境问题。2.1纳米技术应用对环境造成的潜在风险2003年，世界绿色和平组织曾发出呼吁，要求在对各种新型纳米材料对环境影响进行充分评估之前，不要把纳米材料应用于商品，该组织发表了一份长达70页的报告，警告说：目前世界各国在实验室中竞相开发的各种纳米材料，最终可能形成一系列难以生物降解的新型污染物，某些纳米材料可能与有害的金属结合，从而污染环境。在人类历史上，有过很多例子。例如，石油化工业的产品塑料以及塑料薄膜曾经被认为是能够改善人类生活的新材料，而塑料制品对于环境的影响则是在塑料制品大规模生产并普及应用多年以后才被人类充分认识。现在我们很难评估治理白色污染所需的代价。纳米材料并不是纳米技术兴起之后才出现的，在大自然中早已存在大量的纳米级别的天然材料，包括纳米级别的环境污染物，如大气中烟囱和柴油车的排放物、垃圾燃烧的烟雾、道路的灰尘以及森林大火、火山喷发、海水飞沫等，水体中的各种农药、聚硫化物、聚磷酸、聚硅酸、病毒、生物毒素、激素、信息素等等。人工制备的纳米材料也可通过工业生产、纳米产品分解、纳米材料自组装等途径释放到环境中去。纳米材料不可避免地会进入大气层、水圈和生物圈，这些纳米材料会对生态环境和人体的健康造成很大影响。纳米材料可以通过多种途径进入环境而成为纳米污染物，例如：①纳米药物或基因载体系统，虽然它并不直接用于环境，但是可以通过废弃物排放而污染土壤和水体；②纳米材料的环境直接释放，如纳米监测系统（如传感器）、污染物控制和清除系统以及对土壤和水体的脱盐处理等，尽管仍在试验阶段，但目前已经有多种纳米材料在多个地方投入用于环境治理，至于纳米材料的这种应用是否会对生态环境造成不利影响及影响的程度如何，还有待研究；③随着近年来纳米材料研究的广泛兴起以及生产纳米材料的工厂在世界范围内的迅速增加，工厂和实验室的废物排放也成为当前纳米材料进入环境的重要途径；④与人们生活等密切相关的纳米产品，如个人防护品（化妆品、遮光剂）、纳米运动器材以及纳米纤维等都可以通过使用或废物处理等过程被释放到环境中[7]。纳米材料往往具有显著的配位、极性、亲脂特性，有很强的吸附能力和很高的化学活性，虽然纳米颗粒在环境中存在的浓度一般较低，但它们一旦摄入后即可长期结合潜伏，在特定器官内不断积累增大浓度，终致产生显著毒性效应。另外，通过食物链逐级高位富集，也可导致高级生物的毒性效应。纳米污染物会与大的物质复合产生新的污染物，这种污染物对环境和生物的危害是不容忽视的。纳米材料在环境中的微界面行为，对生态环境也会产生潜在的危害。环境科学研究发现大部分纳米污染物都停留在较大颗粒的表面，在此界面上进行比溶液中更强的反应，从而对生态环境产生影响。微界面是污染物迁移转化过程中的重要载体和途径，几乎所有在溶液中进行的反应均可在微界面上进行，而且界面往往具有催化反应的作用，可以说微界面过程与纳米污染物密切相关，对纳米材料的环境生态行有着非常重要的影响[7]。纳米材料的尺寸、表面积、表面化学基团、溶解性、形状等因素都是影响其生物环境安全性的重要因素。当把某种人们熟知的材料做到极细小时，即使其化学成分保持不变，实际上仍有可能改变材料的功能特性。英国皇家环境污染专门委员会(RCEP)在2008年底公布的一份报告中就强调这一点，“我们关注的不是纳米粒子的大小和生产方式，而是其功能特性的改变。”以金纳米粒子为例，它是一种众所周知的惰性物体，由于不和水氧相互作用，不会锈蚀，颇具价值。因而直径2-5纳米的金纳米粒子有着很高的活性，这不是由于其化学成分的变化，而是源于金纳米粒子的物理特性，并最终导致其功能发生变化。原因之一是其表面积所有。纳米粒子表面积对体积的比率较其大1000倍的普通粒子大，这就像把一个篮球的表面积与重量相同的众多豌豆表面积相比较。此时的豌豆表面积比篮球多出数百倍甚至数千倍，致使前者更容易与环境相互作用。正是这种增强的作用特性改变了其功能特性，从而对健康和环境有着潜在的危险[8]。纳米材料尺度小，因此用作材料生产中填充剂的纳米颗粒在所填充的材料中往往分布均匀且分散度较高，造成纳米颗粒难以回收，也影响了所填充材料的回收；许多纳米材料可能在完全丧失其功能前就已经流失到环境中，如用作材料表面涂层的纳米颗粒在长期的外界作用下，往往易于脱落，在材料废弃之前涂层中纳米颗粒可能已经大部分流失到环境中，造成其难以回收。另外，空气极易携带纳米颗粒，工业生产所带来的纳米尺度物质，如柴油车尾气、工厂烟囱排出的废气，垃圾焚烧、沙尘暴等含有大量的纳米颗粒，成为空气中的粉尘后，造成对大气环境的污染。2.2纳米技术应用对生态系统造成的潜在风险生态系统是指由生物群落与无机环境构成的统一整体。无机环境是生态系统的非生物组成部分，包含阳光以及其它所有构成生态系统的基础物质:水、无机盐、空气、有机质、岩石等。生物群落包括生产者一一植物；消费者一一动物；分解者一一微生物。无机环境是一个生态系统的基础，其条件的好坏直接决定生态系统的复杂程度和其中生物群落的丰富度，生物群落反作用十无机环境，生态系统各个成分的紧密联系，这使生态系统成为具有一定功能的有机整体。纳米技术是在原子的基础上来构建物体的，因此，从纳米技术的角度看，这个世界所有事物都是由各类不同原子按照不同的组织结构和排列方式堆建而成，植物如此，微生物如此，人也一样。原子按照各自规定的轨迹运行，不断的复制，变异。整个世界是由一个各类原子按照规定的运动方式组成的一个紧密结合的网，在这个网中各种生物相到依存、相互配合，不断进行着物质和能量的交换，构成复杂多样的世界。纳米技术如果应用不当，则会从微观尺度上撕裂这个浑然有序的网络体系，从而导致生态失衡和环境危机。纳米材料在研究、生产、运输、使用和废物降解等过程中，纳米颗粒会逐渐进入生态循环系统，通过在生态系统各环节中的潜在蓄积，从空气、水逐级富集后以多种途径进入生物体，产生显著的生物毒性效应。它们可以通过扩散和迁移，实现远距离的输送传播，在广阔的范围内对生态系统中的群体或个体生物带来相应影响。由科学实验产生的纳米废物和被丢弃的纳米商品直接暴漏在生态环境之中，对土壤和水体生态系统都会造成污染。纳米材料在不同环境介质中的迁移途径不同，在大气、土壤及水3种不同环境介质中的迁移受多种因素的影响，不同的纳米颗粒也可在环境中表现出不同的转移行为。但总的概括起来，主要有以下种途径:①分散和聚集。纳米材料尺寸小，比表面积大，其表面缺少邻近的配位原子，因而具有很高的活性，正是这种高活性导致纳米材料较难分散，极易发生聚集，尤其在水体环境中。②吸附。多种类型的分子可以吸附到纳米颗粒的表面，而被吸附的分子对纳米颗粒的迁移与转归可能具有明显的影响，纳米颗粒还可能通过吸附而成为某些物质（如重金属、农药等）的运输载体。③生物吸收、生物蓄积和生物降解。纳米材料一旦被生物吸收，可能会在生物体内积累，并通过食物链进一步富集，使得较高级生物体中纳米材料的含量达到物理环境中的数百倍、数千倍甚至数百万倍生物降解与生物蓄积是相互联系的，较容易发生生物降解的纳米材料生物蓄积的可能性比较小，而在生物体内蓄积的纳米材料不可降解的居多[8]。随着纳米科技的大规模产业化，纳米产品和副产品常常被不经任何处理地排入到水体，这些外源性物质的进入，有可能破坏水生生态系统原有的物质组成和结构，对正常生态系统产生潜在的负面影响。在对金属纳米材料的生态毒性效应研究中发现经THF过滤处理的纳米Ti02（10-20nm）可导致大型藻死亡，纳米Ti02在紫外线照射前后会产生不同的毒性效应；纳米铜（80nm）对斑马鱼会产生急性毒性；纳米Zn0在一定浓度下会抑制淡水微藻的生长率。以上这些研究表明，当纳米材料被排放到水体中后，会对水生生态系统产生一定的毒性效应[9]。另外，纳米武器具有微型化、隐蔽性好和破坏力强的特点，如果被恐怖分子掌握其后果将不堪设想。纳米技术与生物技术、信息技术等结合，将有可能制造出前所未有的纳米武器，例如，纳米基因武器和纳米致命病毒，它们的杀伤力将远远超过核武器、化学毒气等已有的武器，而这些纳米生物武器是隐形武器中最难令人察觉的一种，恐怖分子如果以此在城市中发动袭击，那么它所造成的破坏程度就将是毁火性的。一旦现在设想的种种纳米武器成为现实，那无疑将是整个人类社会的终极灾难，纳米武器的无孔不入和防不胜防将对社会安全和人身安全造成极大的威胁。恐怖分子有了纳米武器的帮助必将更加有恃无恐，各种恐怖活动也将更加具有破坏力，纳米技术时代的恐怖活动也许将会遍及世界每个角落，纳米武器的超强威力有可能使人类社会几千年来创造出的物质文明在恐怖分子的一念之间荡然无存。传统的环境污染是在宏观领域造成的生态失衡和环境恶化，人类还可以在一定程度上采取措施弥补。而纳米技术所造成的环境污染是在微观层次上的，这种破坏将是不可逆转的，因此人类必须谨慎行事，让纳米技术所创造出的新环境真正成为有利于人类生存和发展的环境。三、结论与建议我国著名的纳米专家白春礼院士已经指出“20世纪的‘先发展后治理’的模式给人类的生活和生存环境带来了众多灾难和教训。新世纪我们需要‘科学发展观’的新思想，在发展纳米技术的同时，同步开展其安全性的研究。使纳米技术有可能成为人类第一个在其可能产生负效应之前，就己经过认真研究，引起广泛重视，使之最终成为能安全造福人类的新技术[10]。”纳米技术的成败很大程度上取决于它处理环境及其相关问题的能力。而纳米技术对环境伦理问题的影响的考量，是保证它健康发展的必要环节。纳米技术似乎承载着人类的未来，如果说天文航天科技让人们认识了广阔无比的宏观世界，那么可以说纳米技术是人类了解神秘微观世界的一把钥匙。如果人类科学合理的研究和开发纳米技术，它会给人类带来巨大的利益，大大解放和提高工业生产能力