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即使在今天,清潔水仍然是全世界許多人的特權(quán)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù),至少有18億人飲用受糞便污染的水,到2040年,世界上很大一部分人將因飲用水資源不足而承受水壓力。與此同時(shí),根據(jù)聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)(UNICEF)的數(shù)據(jù),每天約有1800名兒童死于腹瀉,原因是供水不安全,從而導(dǎo)致霍亂等疾病。
因此,我們必須開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的水凈化方法。這正是由EPFL的LászlóForró領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)所取得的成就,他們使用了一種新的凈水過(guò)濾器,該過(guò)濾器將二氧化鈦(TiO2)納米線和碳納米管結(jié)合在一起,只利用太陽(yáng)光。
科學(xué)家們首先表明,TiO2納米線本身可以在陽(yáng)光下有效地凈化水。但是,將納米線與碳納米管交織在一起,形成了一種復(fù)合材料,通過(guò)對(duì)水進(jìn)行巴氏殺菌,殺死細(xì)菌和大型病毒等人類(lèi)病原體,增加了一層額外的去污能力。
其原理是,當(dāng)太陽(yáng)光可見(jiàn)光譜中的紫外線照射到濾光片上時(shí),會(huì)導(dǎo)致濾光片產(chǎn)生一組稱(chēng)為活性氧(ROS)的分子。這些物質(zhì)包括過(guò)氧化氫(H2O2)、氫氧化物(OH)和氧氣(O2-),已知是有效的病原體殺手。
研究人員用大腸桿菌測(cè)試了他們的設(shè)備,大腸桿菌是細(xì)菌存活研究的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但它應(yīng)該與其他細(xì)菌病原體一起使用,如空腸彎曲菌(發(fā)達(dá)國(guó)家常見(jiàn)的腹瀉誘發(fā)病原體)、藍(lán)氏賈第蟲(chóng)(一種引起腸道賈第蟲(chóng)病的微生物)、沙門(mén)氏菌、隱孢子蟲(chóng)(引起腹瀉隱孢子蟲(chóng)?。⑸抽T(mén)氏菌,甲型肝炎病毒和嗜肺軍團(tuán)菌(引起退伍軍人病)。該設(shè)備特別擅長(zhǎng)去除水中的所有病原體,甚至在去除農(nóng)藥、藥物殘留、化妝品等微污染物方面也顯示出了良好的效果。
福羅說(shuō):“在化學(xué)家、物理學(xué)家和生物學(xué)家的密切合作下,我們開(kāi)發(fā)了一種非常高效的水凈化裝置,它不需要任何能源,只需要陽(yáng)光。我們的原型即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能為小規(guī)模人口提供清潔飲用水,而且很容易擴(kuò)大規(guī)模。這是一項(xiàng)偉大的成就,該項(xiàng)目的一個(gè)重要‘副產(chǎn)品’是,它吸引了大量關(guān)心環(huán)境問(wèn)題、追求可持續(xù)性的有才華和積極性的學(xué)生?!?/span>
在發(fā)表在《自然》合作伙伴雜志《npj清潔水》上的論文中,研究人員展示了過(guò)濾器的原型,并提出了進(jìn)一步改進(jìn)的建議。該項(xiàng)目的首席科學(xué)家恩德·霍爾瓦思認(rèn)為這將在多才多藝的科學(xué)界創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)有力的后續(xù)行動(dòng),并有望為各機(jī)構(gòu)提供資金。