從污染治理的角度探析物理納米技術(shù)及材料的應(yīng)用前景

李可

摘要 環(huán)境污染問題是制約人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要問題之一，物理納米技術(shù)成為近年來(lái)治理污染的重要途徑之一。我國(guó)近年來(lái)對(duì)納米技術(shù)在污染治理方面的應(yīng)用與研究進(jìn)行了多次的嘗試，也取得了良好的成效。本文通過簡(jiǎn)單介紹物理納米技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，以及其在治理污染方面的具體應(yīng)用，試圖為物理納米技術(shù)在污染治理方面的深入發(fā)展，提供一種切實(shí)可行的思路。

關(guān)鍵詞 納米技術(shù)；污染治理；物理方法；納米材料

中圖分類號(hào) TB3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095—6363（2016）17—0014—02

隨著工業(yè)化的發(fā)展和人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，人類對(duì)自然環(huán)境的破壞日益加劇，環(huán)境污染問題逐漸成為制約人類社會(huì)發(fā)展的重要因素之一。如何有效治理污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。納米技術(shù)近20年來(lái)取得了重大成就，具有巨大的發(fā)展前景，甚至有科學(xué)家預(yù)言，未來(lái)將會(huì)有一次由納米技術(shù)引發(fā)的科技革命。物理納米技術(shù)是納米技術(shù)的基礎(chǔ)性技術(shù)之一，在治理污染方面，物理納米技術(shù)也發(fā)揮了重大作用；在修復(fù)污染土壤、治理大氣污染、緩解城市噪音以及治理水污染等方面，都有著廣泛的應(yīng)用前景。

1物理納米技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

所謂納米技術(shù)，是指在顆粒直徑最小為1m的十億分之一的基礎(chǔ)上，研究分子結(jié)構(gòu)和原子結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在這個(gè)水平上，納米材料具備普通材料所不具備的特性，它的韌度、強(qiáng)度、硬度以及導(dǎo)電性能都非常高，具有廣泛的應(yīng)用前景。納米材料因此也被人們稱為21世紀(jì)最有希望的材料。人類在納米尺度范圍內(nèi)，可以創(chuàng)造出許多新的物件，包括機(jī)器設(shè)備、材料等，為人類更大程度上征服自然、改造自然提供可能。

納米技術(shù)大致可以分為物理納米、化學(xué)納米、生物納米、納米材料等幾個(gè)分支，其中物理納米和化學(xué)納米是納米技術(shù)的支撐性技術(shù)及理論基礎(chǔ)。納米物理技術(shù)在航空航天、機(jī)械制造、治理污染等方面都發(fā)揮了巨大的作用，成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、推動(dòng)科學(xué)技術(shù)革新的重要?jiǎng)恿χ弧?1世紀(jì)，人類社會(huì)逐步進(jìn)入信息化、智能化時(shí)代，各個(gè)學(xué)科之間不斷交流融合，催生了許多新的學(xué)科和技術(shù)，物理納米技術(shù)就是其中不容小覷的重要技術(shù)之一。有科學(xué)家預(yù)言，納米技術(shù)在未來(lái)將超越計(jì)算機(jī)技術(shù)，成為人類社會(huì)最核心的技術(shù)，納米時(shí)代即將到來(lái)。

物理納米技術(shù)以及納米材料誕生二三十年來(lái)，已經(jīng)滲透到人類社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面，取得了巨大的成就。在治理污染方面，物理納米技術(shù)也取得了重要的進(jìn)展，是現(xiàn)代社會(huì)治理污染的最前沿、最先進(jìn)的技術(shù)，為有效治理污染提供了多種可能性，開辟了新的領(lǐng)域。

2物理納米技術(shù)應(yīng)用于污染治理的具體表現(xiàn)

物理納米技術(shù)不斷深入發(fā)展，相關(guān)技術(shù)研究也不斷推進(jìn)，給人類治理污染提供了新的方向和技術(shù)支撐。隨著污染問題的越發(fā)嚴(yán)重以及物理納米技術(shù)的不斷成熟，物理納米技術(shù)在治理污染方面的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。筆者通過查閱相關(guān)資料，總結(jié)了物理納米技術(shù)在治理污染方面的幾大主要應(yīng)用。

1）治理水污染。現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，大量工廠非法排污，嚴(yán)重污染了水體資源，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，水環(huán)境平衡遭到破壞，給人類生命安全健康帶來(lái)一定的隱患。作為水污染治理方面的新方案和新思路，物理納米技術(shù)顯得卓有成效。當(dāng)前，基于物理納米技術(shù)治理廢水的主要方法有：一是運(yùn)用微納米級(jí)鐵粉，去除水體中的氯代化合物，主要原理是利用它的吸附和還原作用，使得氯代化合物脫氧；二是利用納米TiO₂的催化技能，對(duì)工業(yè)廢水中的難降解物進(jìn)行催化和還原，達(dá)到凈化的效果；三是利用納米復(fù)合吸附劑，來(lái)有效去除水體中的磷，降低水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，該種納米材料用于治理水污染，具有成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，能在很大程度上避免二次污染。

2）治理大氣污染。大氣污染問題近年來(lái)有愈演愈烈之勢(shì)，PM2.5和霧霾等成為人們最為關(guān)心的話題，這些大氣中的污染物嚴(yán)重影響了人們的身體健康。納米光催化技術(shù)在治理大氣污染方面，具有廣泛的應(yīng)用前景。納米光催化技術(shù)可以有效利用太陽(yáng)能這種清潔能源，采用光催化降解技術(shù)來(lái)降解大氣中的污染物，可操作性強(qiáng)、見效快，并且不會(huì)造成二次污染。納米材料在吸附、分離污染物方面，具有比普通材料更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，性能穩(wěn)定、毒性低。但是目前來(lái)看，納米材料應(yīng)用于大氣污染仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，要廣泛應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)生活中，則可能還需要一定的時(shí)間。因此，研究更加先進(jìn)的納米材料及技術(shù)讓其“走出”實(shí)驗(yàn)室迫在眉睫，這也是凈化空氣的重要手段之一。

3）治理噪音污染。飛機(jī)、大型機(jī)械、汽車?guó)Q笛等發(fā)出的噪音，對(duì)人體存在一定程度的損害。城市降噪是提升市民幸福感、提高城市生活舒適度的重要內(nèi)容。利用物理納米技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械裝置的微型化，能夠有效降低機(jī)器內(nèi)部各個(gè)零部件摩擦、撞擊的力度，從而降低噪音污染。此外，運(yùn)用納米技術(shù)制作的潤(rùn)滑劑，能在機(jī)器表面形成一層保護(hù)膜，這個(gè)保護(hù)膜是永久性的，既能發(fā)揮良好的潤(rùn)滑作用，降低噪音，又能對(duì)機(jī)器起到一層保護(hù)作用。近年來(lái)，隨著納米技術(shù)研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用納米材料治理噪音污染的相關(guān)工作也順利開展，形成了納米摩擦學(xué)，推動(dòng)了物理納米技術(shù)在治理噪音方面發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。

4）城市垃圾處理。城市垃圾是城市污染的一個(gè)重要方面，物理納米技術(shù)在處理城市垃圾方面，也發(fā)揮了重大作用。具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是利用物理納米技術(shù)，將塑料制品、廢舊電池、廢棄輪胎降解程微型粉末，并過濾掉其中有害的、不能回收的成分，再將剩余成分回收再利用，不僅能有效治理環(huán)境污染，而且可以提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展；二是利用納米TiO₂提高城市垃圾的降解速度，并且凈化城市垃圾的滲透液，避免滲透液由地表向地下滲透，污染城市用水。

5）污染土壤修復(fù)。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥用量以及工業(yè)生產(chǎn)污染的不斷增加，給土壤造成了越來(lái)越嚴(yán)重的污染，土壤污染問題逐步引起了人們的廣泛重視。用納米零價(jià)鐵來(lái)修復(fù)污染土壤，已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)入小規(guī)模試驗(yàn)階段，取得了良好的成效。納米零價(jià)鐵對(duì)土壤中的有機(jī)氯化物具有很好的脫氯效果，可以有效降解污染土壤中的重金屬、有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物。此外，運(yùn)用納米零價(jià)鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)的高溫?zé)峤饧夹g(shù)，也可以有效修復(fù)污染土壤。

3結(jié)論

物理納米技術(shù)在治理污染方面的發(fā)展前景是有目共睹的，隨著技術(shù)研究的不斷深入，其必將發(fā)揮更大的作用。納米科技與納米材料的廣泛應(yīng)用，將提高人類保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的能力，使得從源頭上治理污染成為可能。利用納米技術(shù)來(lái)治理污染，是環(huán)境保護(hù)的重要趨勢(shì)。不過，目前我國(guó)物理納米技術(shù)的發(fā)展水平和應(yīng)用范圍仍然有待提高，期待納米技術(shù)更進(jìn)一步的發(fā)展，在污染治理方面產(chǎn)生更大的技術(shù)革新。endprint