光觸媒重拳出擊清除空氣污染

◎ 本刊記者 黎林峰

光觸媒玻璃幕墻

空氣污染

高速公路封閉，航班延誤取消，家家門窗緊閉，外出必須帶上口罩……140多萬平方公里霧霾籠罩，8億以上人口受到影響——厚重的霧霾籠罩中國上空，空氣污染以前所未有的大面積、大影響面在2013年與我們不期而遇。這樣的天氣還要“霾”多久？對我們的健康和生存有什么樣的影響？

新車、新居在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國以幾何增長的速度進(jìn)入普通百姓生活。北京兒童醫(yī)院調(diào)查全國100多萬5歲以下兒童的死亡原因，發(fā)現(xiàn)其中70%的死因與住進(jìn)了新裝修的房子有關(guān)。還有多少人因室內(nèi)裝修、新車裝飾空氣污染而損害健康？

空氣污染已經(jīng)空前嚴(yán)重

一個月內(nèi)，四次嚴(yán)重霧霾天氣接連發(fā)生。這是北京2013年1月份的天氣情況。在這一個月內(nèi)，僅有五天沒有霧霾。全國140多萬平方公里霧霾籠罩，8億以上人口受到影響。在霧霾最嚴(yán)重的幾天，北京的PM2.5值峰值超過700。同期歐美國家重要城市的PM值在50以下，而在國際上PM2.5超過300即為重度污染。面對超幾倍的PM數(shù)值，國際主流媒體用了“瘋狂”一詞來形容。王躍思中科院大氣物理研究所研究員對媒體表示，按照北京城區(qū)750平方公里來算，當(dāng)天北京城市上空懸浮著4000噸的污染物。

香港醫(yī)學(xué)專家做過的一個研究顯示，PM2.5每立方米增加10個微克，呼吸系統(tǒng)的疾病的住院率可以增加到3.1%。要是灰霾從25個微克增加到200微克，日均的病死率可以增加到11%。鐘南山院士表示，灰霾不光是對呼吸系統(tǒng)，對心血管、腦血管、神經(jīng)系統(tǒng)都有影響，但是首當(dāng)其沖地還是呼吸系統(tǒng)。北京十年來肺癌增加了60%，空氣污染是一個非常重要的原因。從更長遠(yuǎn)地考慮，空氣污染對人體造成的更大的危害還在后頭。

室內(nèi)空氣污染后果驚人

霧霾嚴(yán)重，是不是躲在室內(nèi)不出去就可以避免污染的損害？事實上，在室內(nèi)也無法躲開空氣污染的殺傷。室內(nèi)裝修、汽車內(nèi)裝飾所造成的甲醛、苯、氨等有毒有害氣體是室內(nèi)和有限空間的最大的隱形殺手，給人類造成的危害已到了觸目驚心的地步。

世界衛(wèi)生組織153號文件明確指出：甲醛是致癌致畸物質(zhì)，揮發(fā)期長達(dá)15年之久。長期接觸低劑量的甲醛、苯、氨等有毒有害氣體，可引起白血病、癌癥、腦瘤、胎兒畸形、障礙性貧血、肺氣腫、呼吸窘迫綜合癥等致命性疾病。在中國因甲醛超標(biāo)的裝修污染引起的死亡人數(shù)已經(jīng)達(dá)11.1萬人。每天大約304人，相當(dāng)于全國每天因車禍死亡的人數(shù)。

根據(jù)北京兒童醫(yī)院調(diào)查全國100多萬5歲以下兒童的死亡原因，70%與住進(jìn)了新裝修的房子有關(guān)。

而因為新車內(nèi)裝飾材料散發(fā)甲醛、苯、氨等有毒有害氣體對人體造成的危害，則根本無法實際統(tǒng)計出來。以中國目前每年數(shù)百萬技的新車增長速度看，這個數(shù)字也是驚人的。

治理空氣污染目前缺乏有效手段

推高北京PM2.5數(shù)值的幕后元兇究竟是什么？造成全國8億人口受影響的霧霾產(chǎn)生的根本原因是什么？權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的消息認(rèn)為，燃煤、機(jī)動車、工業(yè)、揚塵等污染源，是造成嚴(yán)重污染的根本原因。

對個人而言，少抽一支煙、少開一天車，可以降低空氣污染程度，但是對工業(yè)生產(chǎn)卻無能為力。有人戲言，水污染了可以喝瓶裝水，空氣污染了沒法不呼吸啊。言辭間透著無奈，也道出空氣污染治理的難度。關(guān)停污染企業(yè)，從源頭堵住污染源，自然是必不可少的措施。一邊是生存環(huán)境日益惡化，一邊是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求。從根本上治理污染，似乎又是兩難的抉擇。

治理已經(jīng)被污染的空氣，有什么高招？

治理空氣污染的“撒手锏”

光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，是當(dāng)前國際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的最理想材料。

二氧化鈦受光線照射后，會產(chǎn)生活性氫氧自由基等活性氧。這種活性氧和氯氣、次氯酸、雙氧水、臭氧等氧化劑具相比有更強(qiáng)的氧化能力，因此利用光催化作用不僅可以進(jìn)行殺菌和消毒，同時它還可以溶解水中及空氣中含有的各種有害有機(jī)化合物，并進(jìn)行分解，使其變得無害。因此光催化技術(shù)可以用于水源處理、除臭、汽車廢氣處理、空氣凈化、土壤處理、抗菌、防霉、去污、防滑、解決住宅綜合癥候群，以及防止醫(yī)院的內(nèi)部傳染等各種環(huán)境處理。

二氧化鈦有金紅石（rutile，R type）、銳鈦礦（anatase，A type）及板鈦礦（brookite）三種結(jié)晶結(jié)構(gòu)。其中，金紅石是最穩(wěn)定的結(jié)晶體，銳鈦礦及板鈦礦在高溫下會轉(zhuǎn)換成金紅石結(jié)構(gòu)，而且這種反應(yīng)是不可逆的。

活性氧可以切斷有機(jī)化合物的分子結(jié)合，當(dāng)二氧化鈦受到能量大于二氧化鈦能帶的光照射時，會產(chǎn)生電子和電洞，它們與水和氧發(fā)生反應(yīng)會產(chǎn)生活性氫氧自由基（OH）及過氧基等活性氧（O2）成分。這些活性氧成分具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，特別是活性氫氧自由基，它具有120kal/mol的能量，而構(gòu)成有機(jī)化合物的碳—碳（C—C）、碳—氮（C—N）、碳—氫（C—H）、氧—氫（O—H）、氮—氫（N—H）的共價鍵，結(jié)合鍵能100kal/mol左右；如果活性氫氧自由基及過氧基等作用于碳—碳、碳—氮、碳—氫、氧—氫、氮—氫的結(jié)合鍵之上，這些結(jié)合會被輕易破壞，并使有機(jī)化物分解。所以利用光催化技術(shù)幾乎可以使所有有害的有機(jī)化合物最終分解為二氧化碳和水等無毒性物質(zhì)。我們通常采用的光催化劑為銳鈦礦的二氧化鈦，在紫外線照射和可視光條件下，能使其發(fā)生光催化反應(yīng)。由于二氧化鈦具有分解全部有機(jī)化合物的神奇力量，因此光催化環(huán)保技術(shù)被稱之為“21世紀(jì)高科技環(huán)境凈化技術(shù)”。

高性能、特制化的二氧化鈦水溶液通過專業(yè)的科學(xué)的施工技術(shù)，噴植在室內(nèi)裝飾基材表面和建筑物外壁表面，固化成膜。在自然光和可視光的條件下具有分解空氣中甲醛、苯、氨、TVOC等有害氣體，消除污染凈化空氣的功能；其主要成分二氧化鈦具有超強(qiáng)的氧化分解能力破壞空氣中的細(xì)菌、病毒的細(xì)胞膜，使細(xì)菌質(zhì)流失直至死亡，故能殺滅各種細(xì)菌、病毒，而且在殺菌的同時還能分解由細(xì)菌殘體上放出的有害復(fù)合物。二氧化鈦對各種臭味物質(zhì)有強(qiáng)力氧化作用，能夠迅速消除生活環(huán)境中所產(chǎn)生的異味和霉味。

應(yīng)用在建筑物外壁的二氧化鈦，由于其超氧化作用及超親水性能夠分解氧化附著在建筑物外壁的油污，達(dá)到防污自潔、凈化大氣污染的效果，從而徹底消除污染、凈化空氣，為人們創(chuàng)造一個真正綠色的生存環(huán)境。