中國專家研發納米微陶材料 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，東南亞地區、拉丁美洲國家的砷污染很嚴重；最近的一項研究顯示，我國可能有近2000萬人飲用有健康風險的含砷地下水；此外，英美等發達國家也都曾發生過飲用水污染導致的砷中毒事件。”在7月3日于北京舉行的“第七屆環境砷國際學術大會”上，中國醫科大學公共衛生學院預防醫學研究所所長、環境與慢性疾病研究中心教授孫貴范對記者說。

據悉，世界衛生組織（WHO）和美國環境保護署（USEPA）將砷定為一種“已知的人類致癌物”，人體長期暴露于砷環境，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，與會各國專家紛紛建言獻策。

飲水除砷技術面臨諸多挑戰

據孫貴范介紹，消除水中的砷污染在技術上面臨諸多挑戰：首先，砷會隨氧化還原條件不同而變換形態，導致常規過濾技術不能有效去除砷。不少技術在實驗室條件下能很好地處理水中的砷，但一到現場遇到不同的水環境和競爭性粒子，就容易導致技術“熄火”。

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

此外，天然地下水含砷的地區主要分布在以自家打井抽水作為飲用水的經濟落后農村地區，如果新技術在使用和維護過程中太復雜，或成本太高，就很難推廣應用。

吸附法優點多廣受追捧

目前，與會人士歸納總結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。其中吸附法是應用最廣泛、研究最多的一種飲用水除砷技術，該法是利用物理、化學、離子交換等機制，將水中溶解性的砷吸附，從而達到去除砷的目的。

來自墨西哥國立自治大學的茱莉塔·加西亞-奇里諾說：“吸附法去除水中的砷，因其效率高、可使用物質多、可規模化、低成本以及易操作等優點而廣受追捧。”在墨西哥，她領導的團隊借助鐵渣吸附來去除水中的砷，取得了不錯的效果。

但孫貴范指出，盡管各種除砷吸附材料不斷被報道，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，孫貴范團隊另辟蹊徑，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，將砷封閉固定在小孔內部。這樣，用過的材料就不再將砷釋放到環境中，徹底杜絕二次污染。

據介紹，這種新材料制成的產品還可在不使用電源、化學品的情況下，通過重力自流過濾高效濾掉砷等重金屬，具有操作簡單、應用范圍廣和生產成本低廉等優點。目前，他們團隊已經研發出3種產品，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在2017年1月和2018年3月分別獲得國際權威的“美國國家衛生基金會—國際認證機構”（NSF International）的認證。新產品不但可用于家庭和社區的砷污染飲用水處理，還能有效進行工業廢水處理。

加強國際合作打贏攻堅戰

盡管目前涌現出了不少除砷技術，但正如來自聯合國兒童基金會的布魯·艾沃努女士所說：“最重要的是讓技術落地，讓技術能夠被當地人所用，才能更好地發揮技術的真正威力。”

而且，與會專家一致認同，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，需要相關研究人員通力合作，制定相關標準和規則，才能真正打贏除砷這場攻堅戰。

（本文轉自《科技日報》）