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飲用水除砷技術和材料取得重大突破

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日前,美國國家衛生基金會-國際認證機構(NSF International)在中美兩國三地同時召開新聞發布會,宣布對一項能有效消除飲水中砷污染裝置微鼻水過濾器的認證,這項技術和材料將水砷濃度降低至美國環保署(EPA)和世界衛生組織(WHO)設定的健康標準以下。

這一技術突破,使全球含砷飲用水及含砷工業廢水中徹底消除砷成為可能。

這是25年以來,第一個通過此項認證的技術和產品。

“這是對中國醫科大學和美國夏威夷大學合作歷時十多年的研究成果的最好肯定,對于全球超過兩億還在飲用高砷水的人們來說,無疑是一個重大的好消息。” 中國醫科大學預防醫學研究所所長、環境與慢性病研究中心主任,聯合國兒基會砷中毒領域顧問孫貴范表示。

“NSF這種認證甚至可以說是很嚴酷。”微鼻濾料的創始人、夏威夷大學教授董良杰對《中國科學報》記者介紹說,NSF認證歷時一年,在各地現場測試就耗時半年。不僅經過同行評議、權威機構認證,也是各地問題的現場解決,可重復,而且能夠實地產業化。

凸顯的公共衛生問題

中國醫科大學教授鄭全美,這些年專注于地方性砷、氟中毒的發病及臨床防治工作,她在一些砷中毒病區調查時發現,由于長期飲用砷含量較高的地下水,一些村民的身體已經出現初步病狀,但他們自己并不知情。

“這已經是癌癥癥狀了,嚴重的,整個內臟也該有癌變了。”指著發布會現場展示的一些嚴重砷中毒患者的圖片,哈爾濱醫科大學副校長、中國地方病防治研究中心主任孫殿軍對《中國科學報》記者表示。但對于砷中毒,當前并沒有特效藥,他告訴記者。

上世紀90年代,孟加拉國爆發全國性因飲用地下水造成的慢性砷中毒。當消息在美國《紐約時報》報道后,引起全世界的驚駭。在印度、我國大陸和臺灣、智利和其他國家也陸續發現砷中毒病區和污染區。

此后,砷的深度處理技術和產品研發是多年來全球科學家研究的一項重點課題。

砷是自然界中廣泛存在的類金屬元素,主要與含硫的巖石和礦物結合。在某些特殊地質、地貌、氣候和水文條件下,含砷礦物發生溶解,將砷元素釋放進入地下含水層,導致地下飲用水的天然砷污染。

工業生產尤其是有色金屬礦山開采和冶煉造成的砷污染是人體暴露砷的另一主要途徑。

孫貴范介紹,幾乎所有砷污染均來源于打井抽取地下水作為飲用水而發生。依據水砷濃度的不同,人們會在暴露短短幾個月乃至長達數年不等的時間里出現明顯中毒癥狀。損害可累及多器官和系統。

國際癌癥組織(IARC)將無機砷列為人類第一類致癌物,美國毒物和疾病登記署(ATSDR)一直將砷列為危害人體健康的化學品毒物的首位。

十年磨一劍

工業對含砷廢水的處理標準是不超過0.5毫克/升,美國環境保護署(EPA)和世界衛生組織(WHO)設定公共飲用水的最高砷允許濃度每升不超過0.01毫克。

在美國幾個大型課題的支持下,2006年,砷吸附技術和材料在夏威夷大學被董良杰團隊初步研發成功,當時主要針對美國工業的砷排放。

中國有那么多砷污染地區,能否把材料進一步研發,用到天然地下水砷污染造成的飲用水的除砷,而不只是針對工業。2006年,董良杰攜帶專利回國,尋找合作者,衛生部向他推薦了孫貴范,合作就此開始。

“我們倆是學科交叉。董良杰團隊研發材料,在實驗室先測試,我的團隊拿著他們研發的材料到全國砷中毒現場的老百姓家去驗證。”孫貴范對《中國科學報》記者介紹說。2006年做到2015年,恰恰十年。經無數次反復修改材料的配方和制備條件,終于獲得成功。

孫貴范團隊研究全國砷中毒問題近20年,有全國50萬口井水的檢測資料,2013年美國《科學》雜志就他在砷污染方面的研究曾發表封面文章。

此次NSF認證的這一技術和材料,經過孫貴范團隊在我國山西、內蒙、甘肅、云南、湖南等多省區砷中毒病區和污染區現場驗證。

孫貴范發現,該材料克服了不同地質條件和不同水質化學元素組成的影響,在各種實際砷污染現場均獲得高效吸附不同價態砷的效果,且不造成二次污染。當應用于工業廢水處理時,該材料不但吸附砷,還可高效吸附鉛、汞、鎘等重金屬。

同時該材料使用簡便、實用,不耗能、不用電,也不用壓力和化學的方式。更為徹底和有效。

飲用水安全行在路上

中國是全世界關于地方病砷中毒的一個比較大的病區,孫殿軍介紹,這些年中國政府對此問題很重視,主要措施是尋找低砷水源,搞改水工程,在“十二五”期間在砷中毒地區此類改水工程基本全覆蓋,造價非常大。

“此技術對消除重金屬對我國飲用水的影響是一個有力補充,尤其是對我國偏遠地區,缺乏低砷水源的地區,不適合建集中供水的地區。它不僅除砷,也有其他作用,應該推廣。” 孫殿軍說。

NSF主任Rick Andrew提醒,如果消費者使用井水,在一個有資質的實驗室檢測水中砷濃度是非常重要的。在所在省市縣的環境質量部門或供水系統的市政部門有具有檢測資質的實驗室名單。

一方面地方老百姓需要認識到砷中毒的健康危害,另一方面,孫殿軍也希望產品價格能便宜些,以更為老百姓所接受。

微陶重金屬過濾科技有限公司在中國蘇州納米科學城,這個匯聚國家和國際納米科技的發展基地完成了微鼻產品的商業化。同樣采用該技術和材料的美的相關產品也已經面市,此次NSF認證,就是采用了微陶公司和美的公司的相關過濾產品。

上海某公司項目經理王健,剛從一知名國際大公司辭職投入凈水行業,“特別是有了孩子后,更有了使命感和責任感,希望為水環境的改善做點事情。”除了采納這一經過NSF認證的材料和技術,他也自信公司產品能配合飲水方式的新設計而獨樹一幟。

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責任編輯: 閆月

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