工业废水和饮用水除砷技术取得重大突破

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近日，国家卫生基金会-国际认证机构(nsf international)在中国和美国同时举行新闻发布会，宣布认证一种能有效消除饮用水中砷污染的微鼻滤水器。这种技术和材料可以将水中的砷浓度降低到美国环境保护署(epa)和世界卫生组织(who)设定的健康标准以下。

这一技术突破使世界上彻底消除含砷饮用水和含砷工业废水中的砷成为可能。

这是25年来第一个通过该认证的技术和产品。

“这是对中国医科大学和美国夏威夷大学十多年合作研究成果的最好肯定。对于世界上仍在饮用高砷水的2亿多人来说，这无疑是一个好消息。”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、联合国儿童基金会砷中毒领域顾问孙桂帆说。

“nsf认证甚至可以说是非常苛刻的。”微鼻过滤材料的创始人、美国夏威夷州大学教授董在接受《中国科学技术杂志》采访时表示，国家自然科学基金认证持续了一年，各地的实地测试耗时半年。它不仅得到了同行的评价和权威机构的认证，而且是当地问题的现场解决方案，可以现场重复和产业化。

突出的公共卫生问题

中国医科大学教授郑全梅近年来一直关注地方性砷中毒和氟中毒的发病率和临床防治。在对一些砷中毒地区的调查中，她发现一些村民的尸体由于长期饮用含砷量高的地下水而出现了初期症状，但他们并不知道。

“这已经是癌症的症状了。说真的，整个内脏也应该有癌症。”哈尔滨医科大学副校长、中国地方病防治中心主任孙殿军告诉《中国科学》杂志。但他告诉记者，目前还没有治疗砷中毒的特效药物。

20世纪90年代，孟加拉国爆发了由饮用地下水引起的慢性砷中毒。当这个消息被纽约时报报道时，引起了全世界的恐慌。印度、mainland China、台湾、智利等国家都发现了砷中毒区和污染区。

此后，砷的深度处理技术和产品研发一直是全球科学家多年来的一个重要课题。

砷是一种广泛存在于自然界的类金属元素，主要与含硫岩石和矿物结合。在某些特殊的地质、地貌、气候和水文条件下，含砷矿物被溶解，砷元素被释放到地下含水层，造成地下饮用水的自然砷污染。

工业生产，特别是有色金属开采和冶炼造成的砷污染，是人体接触砷的另一个主要途径。

孙桂帆介绍说，几乎所有的砷污染都来自钻井抽取地下水作为饮用水。根据水中砷的浓度，人们在接触后的几个月甚至几年内就会出现明显的中毒症状。损害可能涉及多个器官和系统。

国际癌症组织(iarc)将无机砷列为人类的第一大致癌物，美国毒物与疾病登记署(atsdr)一直将砷列为危害人类健康的第一大化学毒物。

一把剑需要十年才能产生

含砷废水的工业处理标准不超过0.5毫克/升，美国环境保护署(epa)和世界卫生组织(who)规定的公共饮用水的最高允许砷浓度不超过0.01毫克/升。

在美国几个大型项目的支持下，2006年，美国夏威夷大学的董团队首先开发了砷吸附技术和材料，主要针对美国工业的砷排放。

中国有这么多的砷污染地区，我们能不能进一步研究和开发去除饮用水中砷污染的材料，而不仅仅是工业用的材料？2006年，董带着他的专利回国寻找合作伙伴。卫生部向他推荐了孙桂帆，合作开始了。

“我们两个是跨学科的。董团队开发了材料，并在实验室进行了测试。我的小组把他们研制的材料带到全国砷中毒现场的普通人家里进行核实。”孙桂帆告诉《中国科学杂志》记者。从2006年到2015年整整十年。该材料的配方和制备条件经过无数次反复修改，终于获得成功。

孙桂帆的团队对中国的砷中毒进行了近20年的研究。中国有50万井水检测数据。2013年，《美国科学》发表了一篇关于他对砷污染研究的封面文章。

该技术和材料通过了国家自然科学基金的认证，并在山西、内蒙古、甘肃、云南和湖南的砷中毒区和污染区得到了孙桂帆团队的验证。

孙桂帆发现，该材料克服了不同地质条件和水质中不同化学元素的影响，能够在各种实际砷污染场所高效吸附不同价态的砷，不会造成二次污染。该材料应用于工业废水处理，不仅能吸附砷，还能高效吸附铅、汞、镉等重金属。

同时，这种材料简单实用，不消耗能量、电、压力或化学物质。更加彻底和有效。

饮用水在路上是安全的

中国是世界上较大的砷中毒流行区。孙殿军介绍说，中国政府近年来非常重视这个问题。主要措施是寻找低砷水源和实施水质改善工程。“十二五”期间，砷中毒地区的改水工程基本覆盖，成本非常高。

“这项技术是消除重金属对中国饮用水影响的有力补充，特别是在中国的偏远地区、缺乏低砷水源的地区和不适合建设集中式供水的地区。它不仅能除砷，还具有其他功能，值得推广。”孙殿军说道。

国家科学基金会主任里克安德鲁提醒说，如果消费者使用井水，在合格的实验室测试水中的砷浓度是非常重要的。省、市、县环境质量部门或市供水系统部门有具有检测资质的实验室名单。

一方面，当地人需要认识到砷中毒对健康的危害；另一方面，孙殿军也希望产品的价格会更便宜，更能为人们所接受。

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。