空氣中病源微生物消殺技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

侯立安

(中國工程院院士、中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)教授)

新冠病毒什么時(shí)候會(huì)出現(xiàn),什么時(shí)候會(huì)結(jié)束,它的源頭在哪里?我們經(jīng)過了三年多的時(shí)間研究,現(xiàn)在世界上新冠疫情還在零星的散發(fā),我想介紹一下空氣中病原微生物消殺技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。

首先講一講空氣中病原微生物的傳播途徑?？諝庵械牟≡⑸?如果拋開新冠病毒這個(gè)事來說,它包括對(duì)人體動(dòng)植物有害的一些病毒、細(xì)菌、支原體、真菌體、孢子,它們能夠或者可能帶來或引起一些傳染病的發(fā)生,空氣中的微生物一般是以氣溶膠的形式存在的,因?yàn)樾鹿诓《镜耐庑误w積非常之小,是納米級(jí)的,所以它傳播的途徑也以空氣中氣溶膠的傳播為主。大家都知道在2019年底,2020年初的時(shí)候,我們醫(yī)學(xué)界的科學(xué)家一直認(rèn)為它的傳播方式是兩種,一個(gè)是飛沫傳染,一個(gè)就是接觸的傳染,但是沒有把空氣中氣溶膠的傳播作為一種主要的傳播方式,包括世衛(wèi)組織也在2020年2月29號(hào)提出來新冠病毒空氣傳播的報(bào)告,主要是飛沫傳播或接觸傳播,但實(shí)際上我們的團(tuán)隊(duì)根據(jù)當(dāng)時(shí)疫情發(fā)生了以后,國內(nèi)出現(xiàn)了一些實(shí)例案例,比如像在廣州的一個(gè)餐廳里吃飯的時(shí)候,在通風(fēng)相對(duì)比較好的環(huán)境新冠病毒感染的人數(shù)跟相對(duì)密封的環(huán)境就很不一樣,也就是說在通風(fēng)效果不好的地方,假如有新冠的感染者,傳播的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)更大。再基于我們過去幾十年的研究和一些科學(xué)家經(jīng)過反復(fù)的研判,我們認(rèn)為空氣中氣溶膠傳播新冠病毒的風(fēng)險(xiǎn)是有的,而且我們這個(gè)觀點(diǎn)與2022年的3月6號(hào)發(fā)表在中國科學(xué)報(bào)上,但是就是在這種情況下,官方一直是認(rèn)為新冠病毒不是空氣中氣溶膠的傳播,以至于后來大家都知道200多位世界上的頂級(jí)科學(xué)家向世衛(wèi)組織寫信,世衛(wèi)組織才于2020年的7月認(rèn)可了它?；旧暇颓枚ㄐ鹿诓《镜膫鞑シ绞?包括空氣中的氣溶膠傳播。一些相關(guān)研究出現(xiàn)的實(shí)際案例表明,空氣中氣溶膠傳播新冠病毒的風(fēng)險(xiǎn)是非常大的,不容忽視,應(yīng)該采取一些相應(yīng)的技術(shù)和措施消殺和阻斷。新冠病毒在空氣中傳播,我們?cè)鯓佑行У谋苊馑?把它消殺掉,我想這是我們要重點(diǎn)介紹的問題。

下面我介紹一下武漢封城以后,按照習(xí)近平總書記的指示,科技支援武漢疫區(qū),我們開展了相關(guān)的研究,提出了空氣中病原微生物的消殺方案,這項(xiàng)技術(shù)由9所大學(xué)和20多家科研單位共同完成,包括鐘南山院士基金會(huì)也投入了大量的資金開展這項(xiàng)工作,我們提出了五位一體的空氣凈化控制技術(shù),它主要是用我們已經(jīng)獲得的國家級(jí)、部委級(jí)的科技獎(jiǎng)勵(lì)和一些承擔(dān)著國家的重點(diǎn)項(xiàng)目以及基金項(xiàng)目取得的一些研究成果的核心技術(shù),再加上創(chuàng)新技術(shù)。我們這個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)新技術(shù)就是用了石墨烯量子點(diǎn)來消殺新冠病毒。我簡(jiǎn)單介紹一下五位一體的流程,它是包括新風(fēng)系統(tǒng),假如大氣中含有新冠病毒或者病原微生物,我們首先把它凈化掉,然后再進(jìn)入室內(nèi),因?yàn)槭覂?nèi)或室外大氣是相同的,我們通過這個(gè)系統(tǒng),首先把室外含有的病原微生物給它殺掉。室內(nèi)的凈化系統(tǒng)也有一些,特別對(duì)病房、病區(qū),對(duì)一些密閉的房間我們采取貼壁式的進(jìn)風(fēng),這項(xiàng)技術(shù)也是國家的發(fā)明獎(jiǎng)。另外加入室內(nèi)的碳納米材料空氣凈化器,還有石墨烯量子點(diǎn)的環(huán)境功能材料,還有紫外的消毒,另外輔以一個(gè)能夠監(jiān)測(cè)病原微生物、監(jiān)測(cè)有害氣體,同時(shí)又能進(jìn)行消毒的機(jī)器人,通過這些系統(tǒng)再把被污染的空氣排風(fēng)的時(shí)候給處理掉,這個(gè)五位一體的凈化過程。

新風(fēng)系統(tǒng)這項(xiàng)技術(shù)是西南建筑科學(xué)大學(xué)的李安桂教授團(tuán)隊(duì)研究的,已經(jīng)獲得了國家的發(fā)明二等獎(jiǎng),主要是它能夠把室內(nèi)的新風(fēng)分為清潔區(qū)、過渡區(qū)和污染區(qū),就是新風(fēng)進(jìn)來以后先給病房里面醫(yī)生、看護(hù)者,之后逐漸到病人的病房?jī)?nèi),通過病床以后再排出去,這種專利技術(shù)一個(gè)是應(yīng)用的范圍比較大,另外一個(gè)創(chuàng)新性強(qiáng),獲得了國家的發(fā)明二等獎(jiǎng),它的核心部分是室內(nèi)新風(fēng)的傳導(dǎo)方式。

云式空氣凈化器,它用相對(duì)科普一點(diǎn)的語言來說,最大的特點(diǎn)就是不需要過濾材料,不需要吸附材料,這樣就能夠有效的把病原微生物殺滅掉,既具有凈化器的功能,同時(shí)它還可以加入一些消毒劑,使威力逐漸變大、沉淀,把空氣中的病原微生物和其他污染物給凈化掉,這個(gè)項(xiàng)目也獲得了甘肅省的科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),是蘭州大學(xué)王博副院長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)研究的,效果也是非常好。

多功能空氣凈化器,這是我們團(tuán)隊(duì)研制的,它最大的特點(diǎn)就是除了家用,像傳統(tǒng)的空氣凈化器具有的功能之外,它又附加了一個(gè)殺菌滅菌或者是病原微生物消殺的模塊,同時(shí)增加了炭納米材料,它的凈化效果會(huì)更好。

環(huán)境功能材料就是石墨烯量子點(diǎn),是上海大學(xué)吳明紅院士團(tuán)隊(duì),他的團(tuán)隊(duì)研究的這個(gè)成果,非常的簡(jiǎn)潔,液體狀,往墻上一噴,往地上一噴,對(duì)病原微生物,對(duì)病毒就有殺滅效果,實(shí)驗(yàn)效果非常的好。外國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了石墨烯就獲得了諾貝爾獎(jiǎng),現(xiàn)在我們中國的科學(xué)家更值得稱贊,已經(jīng)把石墨烯變成了產(chǎn)品,通過一些高端的技術(shù)用在包括新冠病毒消殺上,這是吳院士他們的團(tuán)隊(duì)做了大量的工作,真正用石墨烯造福人類,變成產(chǎn)品。

智能排風(fēng)系統(tǒng),我們上個(gè)世紀(jì)結(jié)合人防工程研究的一些創(chuàng)新成果,在SARS期間北京運(yùn)送感染患者的車上就是我們這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)做的,又經(jīng)過這么十幾年的積淀,我們把這個(gè)新風(fēng)系統(tǒng)和智能的負(fù)壓凈化系統(tǒng)更進(jìn)一步的優(yōu)化創(chuàng)新,使得整個(gè)系統(tǒng)對(duì)病原微生物的消殺率,對(duì)氣溶膠可以達(dá)到99.9996%,這是到目前為止這個(gè)指標(biāo)相對(duì)最好的。另外我們研究的五位一體的凈化技術(shù)在北京市政府人社局的具體協(xié)調(diào)下,支援了十堰,還有在江蘇、河北、山東等地得到了推廣應(yīng)用,特別是鐘南山院士基金會(huì)的資助,我們團(tuán)隊(duì)的同志也進(jìn)行了一些捐助。在疫情期間就用了1000多臺(tái)套,效果非常好的,同時(shí)我們也為武漢一些醫(yī)療廢物處理的空氣凈化做了一些方案。另外編寫了《看得見的空氣污染》這本書,捐贈(zèng)給疫區(qū),得到了他們的好評(píng),而且這本書已經(jīng)被評(píng)為環(huán)保系統(tǒng)的科普獎(jiǎng)勵(lì)第一名。另外我們加強(qiáng)國際合作,跟住建部編了指南以后,住建部在網(wǎng)站發(fā)布了,國外把它譯成了英文和德文以及瑞典文,供國際業(yè)界把我們的理念用在他們的防疫過程中,收到了很好的成效。

下面講一講病原微生物的消殺或者整個(gè)的系統(tǒng)和裝備一些防控的策略及發(fā)展趨勢(shì)。第一個(gè)是要重點(diǎn)加強(qiáng)室內(nèi)病原微生物的防控,因?yàn)槿艘簧羞^去說70%以上的時(shí)間在室內(nèi)度過,特別是老年人、病人、嬰幼兒有的甚至100%的時(shí)間在室內(nèi)度過,上班人群除了在室內(nèi),車內(nèi)和辦公室,也是相對(duì)密封的空間,因此要加強(qiáng)室內(nèi)的空氣污染控制。不僅僅是病原微生物、新冠病毒,還有一些傳統(tǒng)的像甲醛、VOC、PM2.5等這些傳統(tǒng)的污染物和病原微生物形成了復(fù)合污染,要進(jìn)行有效的控制。同時(shí)要建立一個(gè)室內(nèi)的空氣應(yīng)急技術(shù)體系,再就是我們剛才所提到的五位一體,實(shí)際上五位一體這個(gè)系統(tǒng)每個(gè)單元對(duì)空氣中的病原微生物都有消殺作用。另外要完善室內(nèi)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的體系,過去我們大部分涉及到人體健康的研究都是定性的,要逐漸的往定量這個(gè)方向去轉(zhuǎn)化,也就是定性和定量相結(jié)合。加強(qiáng)病原微生物,特別是病毒學(xué)的研究,研究定性+定量、流行病學(xué)+毒理學(xué)研究綜合的開展室內(nèi)健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估,這是一個(gè)交叉學(xué)科,主要涉及到環(huán)境,醫(yī)學(xué)和營養(yǎng)學(xué)等研究。同時(shí)也要集成創(chuàng)新一些新的技術(shù),我們研究的五位一體技術(shù)是就是靠過去幾十年的積淀,靠新技術(shù)的創(chuàng)新,在短短不到一個(gè)月的時(shí)間就研制出設(shè)備,通過了實(shí)驗(yàn),當(dāng)時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在陜西省做的,陜西省的部門監(jiān)測(cè),我們通過這項(xiàng)研究感覺到在理念上、方法上、機(jī)制上,特別是在技術(shù)上還有很大的空間,還需要進(jìn)一步的創(chuàng)新,還需要多學(xué)科的交叉攻關(guān)來解決室內(nèi)的空氣污染,特別是病原微生物新冠病毒的這種污染問題。要對(duì)一些時(shí)空分布的特性、病毒傳播的途徑以及健康的暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合的研究和評(píng)估。

在新冠肺炎疫情出現(xiàn)之后,我們研究了這么一套系統(tǒng),現(xiàn)在在國內(nèi)類似的一些裝備和技術(shù)也有很多,但是目前還沒有完全得到有效的利用,因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)在過去的建筑設(shè)計(jì),在通風(fēng)系統(tǒng),包括空氣的凈化里面,還沒有太多的涉及到,也就是說缺少法律法規(guī)的依據(jù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等支持這些頂層的設(shè)計(jì),我們希望像這項(xiàng)技術(shù)能夠在國家的指導(dǎo)下,在相關(guān)主管部門的引領(lǐng)下能夠更進(jìn)一步的造福人類,解決空氣中的病原微生物、新冠病毒的消殺和污染問題。