饮用水除砷技术和材料取得重大突破

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日前,美国国家卫生基金会-国际认证机构(NSF International)在中美两国三地同时召开新闻发布会,宣布对一项能有效消除饮水中砷污染装置微鼻水过滤器的认证,这项技术和材料将水砷浓度降低至美国环保署(EPA)和世界卫生组织(WHO)设定的健康标准以下。

这一技术突破,使全球含砷饮用水及含砷工业废水中彻底消除砷成为可能。

这是25年以来,第一个通过此项认证的技术和产品。

“这是对中国医科大学和美国夏威夷大学合作历时十多年的研究成果的最好肯定,对于全球超过两亿还在饮用高砷水的人们来说,无疑是一个重大的好消息。” 中国医科大学预防医学研究所所长、环境与慢性病研究中心主任,联合国儿基会砷中毒领域顾问孙贵范表示。

“NSF这种认证甚至可以说是很严酷。”微鼻滤料的创始人、夏威夷大学教授董良杰对《中国科学报》记者介绍说,NSF认证历时一年,在各地现场测试就耗时半年。不仅经过同行评议、权威机构认证,也是各地问题的现场解决,可重复,而且能够实地产业化。

凸显的公共卫生问题

中国医科大学教授郑全美,这些年专注于地方性砷、氟中毒的发病及临床防治工作,她在一些砷中毒病区调查时发现,由于长期饮用砷含量较高的地下水,一些村民的身体已经出现初步病状,但他们自己并不知情。

“这已经是癌症症状了,严重的,整个内脏也该有癌变了。”指着发布会现场展示的一些严重砷中毒患者的图片,哈尔滨医科大学副校长、中国地方病防治研究中心主任孙殿军对《中国科学报》记者表示。但对于砷中毒,当前并没有特效药,他告诉记者。

上世纪90年代,孟加拉国爆发全国性因饮用地下水造成的慢性砷中毒。当消息在美国《纽约时报》报道后,引起全世界的惊骇。在印度、我国大陆和台湾、智利和其他国家也陆续发现砷中毒病区和污染区。

此后,砷的深度处理技术和产品研发是多年来全球科学家研究的一项重点课题。

砷是自然界中广泛存在的类金属元素,主要与含硫的岩石和矿物结合。在某些特殊地质、地貌、气候和水文条件下,含砷矿物发生溶解,将砷元素释放进入地下含水层,导致地下饮用水的天然砷污染。

工业生产尤其是有色金属矿山开采和冶炼造成的砷污染是人体暴露砷的另一主要途径。

孙贵范介绍,几乎所有砷污染均来源于打井抽取地下水作为饮用水而发生。依据水砷浓度的不同,人们会在暴露短短几个月乃至长达数年不等的时间里出现明显中毒症状。损害可累及多器官和系统。

国际癌症组织(IARC)将无机砷列为人类第一类致癌物,美国毒物和疾病登记署(ATSDR)一直将砷列为危害人体健康的化学品毒物的首位。

十年磨一剑

工业对含砷废水的处理标准是不超过0.5毫克/升,美国环境保护署(EPA)和世界卫生组织(WHO)设定公共饮用水的最高砷允许浓度每升不超过0.01毫克。

在美国几个大型课题的支持下,2006年,砷吸附技术和材料在夏威夷大学被董良杰团队初步研发成功,当时主要针对美国工业的砷排放。

中国有那么多砷污染地区,能否把材料进一步研发,用到天然地下水砷污染造成的饮用水的除砷,而不只是针对工业。2006年,董良杰携带专利回国,寻找合作者,卫生部向他推荐了孙贵范,合作就此开始。

“我们俩是学科交叉。董良杰团队研发材料,在实验室先测试,我的团队拿着他们研发的材料到全国砷中毒现场的老百姓家去验证。”孙贵范对《中国科学报》记者介绍说。2006年做到2015年,恰恰十年。经无数次反复修改材料的配方和制备条件,终于获得成功。

孙贵范团队研究全国砷中毒问题近20年,有全国50万口井水的检测资料,2013年美国《科学》杂志就他在砷污染方面的研究曾发表封面文章。

此次NSF认证的这一技术和材料,经过孙贵范团队在我国山西、内蒙、甘肃、云南、湖南等多省区砷中毒病区和污染区现场验证。

孙贵范发现,该材料克服了不同地质条件和不同水质化学元素组成的影响,在各种实际砷污染现场均获得高效吸附不同价态砷的效果,且不造成二次污染。当应用于工业废水处理时,该材料不但吸附砷,还可高效吸附铅、汞、镉等重金属。

同时该材料使用简便、实用,不耗能、不用电,也不用压力和化学的方式。更为彻底和有效。

饮用水安全行在路上

中国是全世界关于地方病砷中毒的一个比较大的病区,孙殿军介绍,这些年中国政府对此问题很重视,主要措施是寻找低砷水源,搞改水工程,在“十二五”期间在砷中毒地区此类改水工程基本全覆盖,造价非常大。

“此技术对消除重金属对我国饮用水的影响是一个有力补充,尤其是对我国偏远地区,缺乏低砷水源的地区,不适合建集中供水的地区。它不仅除砷,也有其他作用,应该推广。” 孙殿军说。

NSF主任Rick Andrew提醒,如果消费者使用井水,在一个有资质的实验室检测水中砷浓度是非常重要的。在所在省市县的环境质量部门或供水系统的市政部门有具有检测资质的实验室名单。

一方面地方老百姓需要认识到砷中毒的健康危害,另一方面,孙殿军也希望产品价格能便宜些,以更为老百姓所接受。

微陶重金属过滤科技有限公司在中国苏州纳米科学城,这个汇聚国家和国际纳米科技的发展基地完成了微鼻产品的商业化。同样采用该技术和材料的美的相关产品也已经面市,此次NSF认证,就是采用了微陶公司和美的公司的相关过滤产品。

上海某公司项目经理王健,刚从一知名国际大公司辞职投入净水行业,“特别是有了孩子后,更有了使命感和责任感,希望为水环境的改善做点事情。”除了采纳这一经过NSF认证的材料和技术,他也自信公司产品能配合饮水方式的新设计而独树一帜。

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责任编辑: 闫月

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