中國專家研發(fā)納米微陶材料 杜絕砷二次污染

劉霞

“全世界約有兩億人的飲用水砷含量超標(biāo)，東南亞地區(qū)、拉丁美洲國家的砷污染很嚴(yán)重；最近的一項(xiàng)研究顯示，我國可能有近2000萬人飲用有健康風(fēng)險(xiǎn)的含砷地下水；此外，英美等發(fā)達(dá)國家也都曾發(fā)生過飲用水污染導(dǎo)致的砷中毒事件?！痹?月3日于北京舉行的“第七屆環(huán)境砷國際學(xué)術(shù)大會(huì)”上，中國醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)、環(huán)境與慢性疾病研究中心教授孫貴范對(duì)記者說。

據(jù)悉，世界衛(wèi)生組織（WHO）和美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）將砷定為一種“已知的人類致癌物”，人體長(zhǎng)期暴露于砷環(huán)境，可引起皮膚癌、肺癌、膀胱癌和肝癌等癌癥。

如何除去飲用水里的砷，為受影響的兩億人提供潔凈的飲用水，與會(huì)各國專家紛紛建言獻(xiàn)策。

飲水除砷技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)

據(jù)孫貴范介紹，消除水中的砷污染在技術(shù)上面臨諸多挑戰(zhàn)：首先，砷會(huì)隨氧化還原條件不同而變換形態(tài)，導(dǎo)致常規(guī)過濾技術(shù)不能有效去除砷。不少技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室條件下能很好地處理水中的砷，但一到現(xiàn)場(chǎng)遇到不同的水環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)性粒子，就容易導(dǎo)致技術(shù)“熄火”。

其次，除砷技術(shù)和方法面臨的最大問題是，處理后的砷容易產(chǎn)生二次污染。砷不像其他有機(jī)污染物，人類目前還無法分解和消滅它，多年來很多除砷的技術(shù)和方法沒能解決這個(gè)問題。

此外，天然地下水含砷的地區(qū)主要分布在以自家打井抽水作為飲用水的經(jīng)濟(jì)落后農(nóng)村地區(qū)，如果新技術(shù)在使用和維護(hù)過程中太復(fù)雜，或成本太高，就很難推廣應(yīng)用。

吸附法優(yōu)點(diǎn)多廣受追捧

目前，與會(huì)人士歸納總結(jié)的凈水除砷方法主要有5種，即混凝法、離子交換法、生物法、過濾法和吸附法。其中吸附法是應(yīng)用最廣泛、研究最多的一種飲用水除砷技術(shù)，該法是利用物理、化學(xué)、離子交換等機(jī)制，將水中溶解性的砷吸附，從而達(dá)到去除砷的目的。

來自墨西哥國立自治大學(xué)的茱莉塔·加西亞-奇里諾說：“吸附法去除水中的砷，因其效率高、可使用物質(zhì)多、可規(guī)?；⒌统杀疽约耙撞僮鞯葍?yōu)點(diǎn)而廣受追捧。”在墨西哥，她領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)借助鐵渣吸附來去除水中的砷，取得了不錯(cuò)的效果。

但孫貴范指出，盡管各種除砷吸附材料不斷被報(bào)道，除砷效率各有不同，但這種方法最大的問題是，砷被材料吸附后可能再次溶出，即二次污染問題。因此，目前研發(fā)吸附法的核心是，吸附效率要高且吸附的砷不能二次溶出。

新型納米微陶材料杜絕二次污染

有鑒于此，孫貴范團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，采用納米微陶材料來去除水中的砷，不僅成本低廉、高效、易于操作，最重要的是，杜絕了砷的二次污染。

納米微陶材料除砷的原理是：先將砷物理吸附在1納米—50納米的介孔里，然后與孔中形成的針狀納米材料緩慢反應(yīng)，將砷封閉固定在小孔內(nèi)部。這樣，用過的材料就不再將砷釋放到環(huán)境中，徹底杜絕二次污染。

據(jù)介紹，這種新材料制成的產(chǎn)品還可在不使用電源、化學(xué)品的情況下，通過重力自流過濾高效濾掉砷等重金屬，具有操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍廣和生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，他們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出3種產(chǎn)品，分別為納米陶瓷顆粒、陶瓷濾紙和陶瓷粉末，其中陶瓷顆粒和陶瓷濾紙?jiān)?017年1月和2018年3月分別獲得國際權(quán)威的“美國國家衛(wèi)生基金會(huì)—國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)”（NSF International）的認(rèn)證。新產(chǎn)品不但可用于家庭和社區(qū)的砷污染飲用水處理，還能有效進(jìn)行工業(yè)廢水處理。

加強(qiáng)國際合作打贏攻堅(jiān)戰(zhàn)

盡管目前涌現(xiàn)出了不少除砷技術(shù)，但正如來自聯(lián)合國兒童基金會(huì)的布魯·艾沃努女士所說：“最重要的是讓技術(shù)落地，讓技術(shù)能夠被當(dāng)?shù)厝怂?，才能更好地發(fā)揮技術(shù)的真正威力。”

而且，與會(huì)專家一致認(rèn)同，砷污染及其健康危害已經(jīng)是一個(gè)全球性的問題，需要全球性的解決方案，需要相關(guān)研究人員通力合作，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，才能真正打贏除砷這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)。

（本文轉(zhuǎn)自《科技日?qǐng)?bào)》）