中美團隊新除砷技術挑戰“頭號化學品毒物”
2018年07月15日 09:30:59  來源: 新華每日電訊3版 【字號 】【留言】【打印】【關閉

新華每日電訊記者胡丹丹

  為了解決生活用水問題,孟加拉國政府20世紀70年代起在國際援助機構幫助下在全國各地打了數百萬口深層管井,後來使用這些深層管井的居民逐漸出現多種健康問題。經專家調查發現,孟加拉國土壤深層自然形成的砷含量非常高,數千萬民眾因飲用受到砷污染的水遭遇健康威脅。世界衛生組織將孟加拉國的砷污染危機形容為“歷史上一國人口遭遇到的最大群體中毒事件。”

  砷在中國民間俗稱“砒霜”,是自然界中存在的有毒類金屬元素。在某些特殊條件下含砷礦物發生溶解,導致地下飲用水的天然砷污染。被砷污染的水無色、無味、透明度不變,普通人難以察覺和發現。而長期飲用高砷含量地下水的居民容易罹患飲水型地方性砷中毒,簡稱地砷病。患者會在幾個月乃至長達數年不等的時間裏出現包括皮膚、胃腸道、心血管和神經等器官和係統病變,甚至引發癌症。

  世界衛生組織下屬的國際癌症組織將無機砷列為人類第一類致癌物,美國聯邦公共健康機構有毒物質和疾病登記局(ATSDR)一直將砷列為危害人體健康的“頭號化學品毒物”。

  自1990年以來,各種報告繼續披露包括中歐、南美、蒙古及美國的某些地區的地下水也受到了這種化學物質的污染。據估計,全世界約有1億人的飲用水砷含量超標,受到地方性砷中毒的威脅。砷污染及其健康危害已經是一個全球性的問題,需要全球性的解決方案。

  消除水中的砷污染面臨諸多挑戰,首先是砷會隨氧化還原條件不同而變換形態,不少技術在實驗室條件下能很好地處理水中的砷,而一到現場遇到不同地質條件和水質化學元素,就容易導致技術失效。其次,無機砷不像有機污染物,無法分解和消滅,處理後的砷容易産生二次污染。此外,天然地下水含砷的地區主要分布在自家打井抽水作為飲用水的農村等經濟落後地區,如果新技術在使用和維護過程中太過復雜,或成本太高,就很難加以推廣。

  難道人類在處理砷污染方面就束手無策了嗎?

  7月4日,在北京舉行的第七屆“環境中的砷國際學術大會”上,一個中美聯合研究團隊帶來了令人振奮的消息。由中國醫科大學和美國夏威夷大學研究人員組成的團隊展示了能將水砷濃度降至世界衛生組織設定的健康標準以下且不産生二次污染的除砷材料和設備。

  出席會議的中國醫科大學公共環境與慢性疾病研究中心教授、中華醫學會地方病學會前主任委員孫貴范教授在接受記者採訪時説,經過長達12年的努力,團隊研發出三種納米微陶除砷産品,其中微陶顆粒過濾器和微陶濾紙在2017年和2018年分別獲得美國國家衛生基金會(NSF)認證。微陶顆粒過濾器是該機構認證的首個飲用水除砷設備。

  納米微陶材料除砷的原理是將砷先物理吸附在1到50納米的介孔裏,然後通過與針狀納米零價鐵材料緩慢反應,將砷封閉固定在小孔內部。新材料在不使用電壓和化學品的情況下高效過濾掉砷等重金屬,操作簡單,應用范圍廣且成本低廉。更重要的是,材料在吸附砷後無任何二次污染,即不會將吸附在材料內部的砷重新釋放到外界環境中。

  材料發明者、夏威夷大學董良傑教授介紹説,此次NSF認證的技術和材料,在長達一年的周期內經過孫貴范團隊在中國山西、內蒙古、甘肅、雲南、湖南等地不同地質和含砷量水質污染區現場驗證,均顯示對水砷的去除能力達到90%以上,且不造成二次污染。與會專家們一致表示,除砷技術首先要立足于終端應用者,應用簡便、經濟且不造成二次污染是去砷技術能真正得到應用並可持續發展的關鍵所在。

  根據孫貴范教授主導的中國醫科大學團隊與瑞士聯邦水産科技研究所合作開發的地下水污染物風險模型預測,中國近2000萬人生活的地區砷濃度超過世界衛生組織制定的每升10微克標準閥值。

  中國政府在十一五和十二五期間投入巨大資金,通過尋找低砷水源,搞改水工程使砷中毒得到初步控制。但地下水砷污染全部靠改水解決尚有很多困難且造價昂貴,因此孫教授表示,研發出以家庭和社區為單位的凈水除砷材料和裝置是最終防控飲水型砷中毒的關鍵。

  中國地方病防治研究中心主任孫殿軍對該技術和産品給予了高度評價,認為此技術“對消除重金屬對我國飲用水的威脅是一個有力補充,對我國偏遠地區、缺乏低砷水源的地區,不適合建集中供水的地區更是如此。它不僅除砷,也能除掉其他有害的重金屬元素。”

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