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除砷水,这次他们做到了

第一财经 2017-01-18 20:34:00

作者:钱童心    责编:胡军华

孙贵范表示:“近年来,我国在积极致力于地方病的防治,通过解决基于家庭的饮用水过滤装置去除砷。这个新装置的意义就在于能够方便地应用于农村家庭。”

历时12年研发,全球首个降低饮水砷浓度的过滤装置近日获得美国国家卫生基金会国际认证机构(NSF International)认证,这是NSF制定水砷浓度标准25年以来首次批准相关产品技术。

纳米技术突破

这个饮用水过滤装置是由中国和美国两地的科研人员通过长达十多年对水质污染的监测以及材料技术的攻关研制而成的,两个团队分别位于沈阳的中国医科大学以及夏威夷大学。这项被称为微鼻(MesoNose)水过滤器的核心技术是运用特殊纳米材料制成能够实现砷吸附功能的滤料,不仅能够去除水中的三价砷和五价砷,而且能将其吸附并锁定于材料中,避免造成二次污染。

微鼻技术的发明人、夏威夷大学环境材料研究员董良杰博士对第一财经记者表示:“饮用水砷污染威胁全球的公共健康,这项技术在美国夏威夷大学和位于沈阳的中国医科大学历经了12年的研究、开发和完善。我们已经在美国成立了公司,从事下一步的制造和研发,会在硅谷总部继续创造下一代技术和产品。”

2006年,董良杰团队在夏威夷大学研发出砷吸附技术,之后由中国医科大学在现场实践中不断验证,最终在中国的苏州纳米科学城完成了产品的商业化,并于2013年成立了一家名为微陶技术的公司,董良杰担任公司CEO,负责全球业务的发展。公司已经在硅谷投资数百万美元建立了生产线,制造下一代产品。

这是一个非常典型的美国技术在中国成功转化、全球制造,并且成果造福于全人类的案例。董良杰对第一财经记者表示:“从技术的研发成功,到最终走向商业化经历了很多挑战。虽然中国一直表示要鼓励创新,但是真正找到为技术买单的人并不容易。同时,我们也攻克了很多技术的难点。”

砷俗称砒霜,是地壳中天然存在的一种丰量元素,可被用于工业和农业生产以及其他领域。砷还是有色金属采矿、冶炼和煤炭燃烧的副产物。大多数的砷进入饮用水供应系统是通过天然溶出或工业和农业污染。砷污染虽然可能存在于市政饮水系统,但大多数情况下存在于私人水井。全球约有2亿人处于慢性饮水型砷暴露之中。在中国,砷污染水质主要存在于偏远地区分散的用户家里。值得注意的是,砷污染的水被加热或者煮沸后并不能去除砷,而且当含砷水被煮沸的时候,砷的浓度还会轻度增加。另外,氯气(漂白剂)消毒也不会从饮用水中去除砷。

针对这一现象,董良杰表示,产品第一个技术难点是不仅要解决砷吸附的问题,而且要保证其不脱附,也就是吸附后不会泄露,能够当作普通垃圾处理。其次,砷水的形态多异,在实验室验证完了,到现场实地情况还会不同。中国医科大学几乎跑遍了中国中西部地区,包括新疆、内蒙、山西等污染严重的省市,历时十年,进行实地的水质采样和检验,才最终使其技术能够走出实验室,走进农村的千家万户。第三个技术难点是选择性吸附,在除去砷元素的同时,还要保留水质原本健康的矿物质组成,比如钾离子和钠离子等。

董良杰同时介绍称,饮用水吸附材料的介孔理想状态是介于40~60纳米之间,这一范围内,在没有压力、电或者化学成分的作用下,就能实现吸附并且锁住有毒物质。然而,介孔在1~50纳米之间的材料技术难度很高,团队经过多年反复测试才研制出符合饮用水吸附标准的材料。

市场规模近1000亿

国际癌症研究机构(IARC)认定砷为Ⅰ类致癌物,同时砷还有其他的非癌症效应,身体上几乎没有一个组织能够免受砷的损害。因此,美国毒物和疾病登记署(ATSDR)在对影响人类健康的毒物排序中,将砷列为首位已超过16年。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(MCL)为0.010mg/L。

NSF-International水系统副主席Clif McLellan称:“当某个产品达到五价砷的去除标准并且被证实能保证与饮用水接触的材料是安全的,那么该材料就会获得NSF-International的认证。认证包括每年度审查商品的生产过程来确保产品在按照标准进行生产。”

NSF-International是一个全球性的独立机构,编写卫生领域的标准,并对水、食品、健康和日用消费品行业的产品提供检测和认证服务,以此来最大程度地降低这些产品对人类健康的不利影响并保护环境。自1944年成立以来,NSF在超过165个国家运营。NSF引导着美国国家标准中与饮用水相关的材料和产品的标准制定。1990年,美国环境保护署(EPA)用NSF标准代替了其他饮用水咨询方案。如今,大部分输送饮用水的管道法规都要求用于商业和住宅用的管件和管材通过NSF标准的认证。

总部位于美国密歇根的NSF-International水系统全球业务发展总监Rick Andrew对第一财经记者表示:“NSF拥有非常严格的饮用水检验标准,这些标准由行业和监管部门的专家团队以及产品用户一起制定,测试的方法同样非常严格,会在不同的酸度环境下测试。对微鼻的这款产品的技术验证就长达一年。”他承认,去除砷的滤料技术要求非常高,此前没有任何一款产品或技术达到去除五价砷的认证标准。Rick Andrew还强调,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,因为砷可以通过天然溶出进入地下水中。

中国医科大学预防医学研究所所长、中华医学会地方病学会主任委员孙贵范对第一财经记者表示:“砷是目前水质污染中问题最大的元素,长期饮用含砷水会致癌。砷中毒也是地球化学性污染疾病,常见于我国偏远地区。大城市能够通过集中改水建设解决砷污染的问题,但是分散的村庄通过挖井取水,水质难以得到保障。近年来,我国也在积极致力于地方病的防治,通过解决基于家庭的饮用水过滤装置去除砷。这个新装置的意义就在于能够方便地应用于农村家庭。“孙贵范还表示,未来可以将目前的壶式过滤装置的滤料扩大成立柱的形态,用于更大的装置,来保障学校、寺庙等用水安全,这样学生和高僧都能喝到干净的水。

孙贵范补充道,砷污染属于地方性疾病,目前由国家出资治理,随着技术成本的降低,国家为此买单的可能性也更大。他建议公司在生产过程中,尽量考虑到产品的方便、实用、价格低。微鼻过滤器目前有两款产品,有一款是与美的合作开发的大容量过滤装置,主要销往国内。微鼻净水壶产品,适合家庭使用,目前在美国和香港销售,定价为499元港币。对此,微陶公司总经理焦永金对第一财经记者表示:“中国的水处理市场的发展潜力巨大。公司在2016年才开始启动民用过滤产品的生产和销售,目前的销售额只有几百万人民币。而随着公司规模化生产的扩张,势必带来成本的下降。“据焦永金介绍,目前中国工业和民用水处理市场的规模近1000亿元人民币。

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