疫情防控无界别 环境科学有作为 ——专访臭氧高级氧化国际权威专家马军院士

马军院士：我从事臭氧高级氧化理论与技术研究已近30年，早在二十世纪九十年代初就发现了臭氧在新生态纳米锰氧化物微界面诱导形成羟基自由基的现象，进而开发出一系列基于过渡金属纳米氧化物微界面特性的臭氧催化氧化技术，广泛应用于饮用水和污水深度处理中。随后发明了臭氧/超声、臭氧/电催化、臭氧/过硫酸盐、臭氧/微纳气泡、臭氧/光催化、臭氧/膜催化等一系列臭氧高级氧化技术，研究范围主要在水安全保障领域，目前已经形成了一整套水质净化理论与技术体系。我们团队研发的臭氧高级氧化技术安全、绿色、环保，不但可以分解有机物，同时也能灭活细菌病毒。最近几年我们开展了一系列猪瘟病毒的防控工作，取得显著成效。

新冠疫情下，医疗污水处理也成为公共卫生安全领域极为重要的课题。我国现行的医院废水处理主要采用氯消毒（如次氯酸钠）， 但由于水中氯消毒对病毒的灭活受水中氨氮浓度的影响很大，当氨氮浓度高时投加的氯可能主要以氯胺形式消毒，而氯胺对病毒的灭活能力远不及次氯酸钠；利用次氯酸钠消毒需要测量氨氮的含量，根据氨氮浓度调整投加氯的量，但这项工作过程复杂，并且非常耗时；此外，按标准规定的最低消毒剂余量和接触时间，氯胺的病毒灭活效果很难达标。而臭氧消毒能力强，几乎不受背景氨氮成分的影响，在很低的CT值（有效消毒剂浓度与接触时间的乘积）病毒灭活率可达99.99%。因此，采用臭氧消毒病毒灭活率更高、速度更快。我们采用多相微界面催化产生高浓度臭氧和活性氧进行医院废水消毒，并研制出纳米气泡臭氧和活性氧水溶液制备系统，确保医疗废物污水排放安全达标。（图1）

图1  医疗废水臭氧催化氧化消毒装置

医院是病毒防控的最前线，利用人工消杀风险较大。疫情发生以后，我迅速组织团队在春节期间连夜进行设计，在原有消毒系统的基础上将物联网自控的方法融合到设备体系中，完全实现全自动控制，彻底解决了操作和安全问题。此外，为了满足移动需要，设备体积不能过大，我们团队克服了重重困难，坚持自主研发，形成结构紧凑、体积小、性能优良的“臭氧高级氧化物联网远程监控一体化装备”。该装备操作简单、维护人员少、风险低、效率高，还能将数据全部采集到云端，及时进行数据分析和远程诊断。

今年2月初，我们将研究的臭氧高级氧化消毒装备援赠武汉。经过中国科学院等专业机构第三方实验室测定，该装备在CT值为4.07mg/L﹒min条件下即可杀灭新冠病毒，灭活效率可以达到99.99%。即如果采用饱和臭氧水溶液（如50 mg/l），在5秒内即可彻底灭活病毒。随后，湖北省5家新冠肺炎定点医院都使用了这套装备进行医疗废水消毒无害化处理，取得了很好的效果。（图2） 

 图2  向武汉捐赠臭氧高级氧化物联网远程监控一体化装备

马军院士：近来“冷链疫情”频发，冷链运输已经成为新冠病毒传播的重要途径，做好冷链环节疫情防控极为重要。

由于冷链运输箱温度一般在-20℃以下，次氯酸钠、过氧乙酸、84消毒液、二氧化氯等常见消毒剂在喷洒之后容易结冰，病菌灭杀效力将大幅下降，因此低温冷冻消毒和常规消毒相比要困难很多。此外，常规消毒方法不但需要大量的人工操作，消杀时间也偏长。通常情况下几个人一天的消杀货物量为几十吨，一个大型冷库的总容量可达几千吨甚至上万吨，消杀时间可能需要数月以上，给疫情防控带来很大挑战。

臭氧高级氧化消毒技术是目前针对新冠病毒消杀的绿色环保消毒技术，以其浓度高、无死角、可移动、安全可靠、无次生污染、无消毒剂残留等特点，可广泛应用于冷库内、冷冻船体内、集装箱内的物品表面病毒的消杀。对于大型冷库来说，无须货物搬运即可在库内进行消毒，两天就可以完成5千到1万吨的大型冷库消毒。通过疾控部门组织的现场检测，新冠病毒阳性样品转阴率可达100%。目前，我国对进口冷链物资实行先检测后消毒的策略，采用臭氧高级氧化消毒设备后，就能够先进行预防性消毒，再实施核酸检测，不但可节省大量检测费用，也节省时间和人力成本，同时，货物积压的问题也得到了根本性解决。（图3、4）

图3  杀菌消毒一体化装置用于冷链消毒

图4  工作人员调试机器进行冷链消杀

“臭氧高级氧化物联网远程监控一体化装备”最早应用于大连的冷链运输消毒，现在全国很多城市都希望引入这一设备，具有很大的发展潜力。特别是在冬季时期和寒冷地区，低温条件下病毒存活时间长、消毒难度大、消毒过程易于结冰，严重地影响消毒效果。采用臭氧高级氧化消毒可以取得快速、高效、安全、绿色、无消毒剂残留的消毒效果。

马军院士：除了医院污水处理，臭氧高级氧化消毒技术还可以进行医院空气消毒（图5）。目前医院常用的空气消毒方法有化学消毒法、紫外线消毒法和加热消毒法。化学消毒方法持续作用差，气味重，有消毒剂残留，不能自然排出，需要空调长时间置换新风，从而增加了能量的消耗；同时也存在二次污染的问题；部分消毒剂可附着于衣物，会对人体造成伤害。紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果，对于面积和容积比较大、死角比较多、特别是距离远的部位，紫外线消毒的效果不佳。加热消毒法所需温度高，能耗大，有的物品如原材料、仪器仪表、塑料制品等不宜加热。臭氧高级氧化消毒技术以其杀菌能力强、具有较高扩散性、原料易得以及绿色环保等特性弥补了上述方法的缺点。此外，该技术还可以用于医疗器械表面消毒、地面消毒等。

 图5  臭氧催化氧化物联网远程监控一体化装备用于医院病房消毒

防控工作不应仅限于医学界，而是应该渗透到社会生活的方方面面，这是一个全方位的工作。除医院外，臭氧高级氧化技术还可以对畜禽与水产养殖、物流、衣物、冷库、饮用水、城市污水、居民小区、服装、厨房、卫生间等进行全方位消杀。（图6）值得一提的是，应用该技术进行服装与器具洗涤的卫生间和厨房可将抽水马桶及下水道入口处病毒灭活，可为防止病毒粪-口传播提供技术支撑，为打造无病毒社区奠定坚实基础。这对提升整体综合防护体系具有十分重要的意义。

 图6  臭氧催化氧化物联网远程监控一体化装备用于车内消毒

马军院士：正因为环境科学背景，我对本次新冠疫情具有特殊的敏感性。我认为疫情防控的主战场不应该只限于医院，重点应着眼对污染源头的控制，这才是预防疫情扩散的关键。但是在疫情初始阶段，公众对相关信息了解不充分，容易引发舆情，因此任何建议的发布都应慎之又慎。经过谨慎思考和反复修改，我向相关部门递交了多份建议书。（图7）

图7  马军院士提交的防控建议（微信截图）

1月26日，向黑龙江省政府有关部门提交“关于加强黑龙江省新冠病毒源头控制的建议”。3天后又向中国水协提交“关于加强病毒污染源头控制的粗浅建议”。1月31号，组织撰写了“饮用水厂病毒去除与控制效能分析”，并于2月1日发表在《给水排水》杂志。该文发表后迅速被住房和城乡建设部采用，经过专家进一步讨论修改，以《水专项成果专报》的形式发布到全国，为疫情防控提供了指导性建议。同日，又向中国工程院提交“关于预防新型冠状病毒通过粪便和水源传播的建议”，其中3个建议和医院相关，包括对携带病毒污染源的固体成分（猪等动物尸体）尽可能采用高温或焚烧处理，因为药剂消毒对固体污染源不彻底，深埋容易污染地下水，存在隐患；新冠肺炎定点救治医院的设立需要高度重视水体安全，武汉水系发达，相互贯通，处于长江上游，应重视下游城市饮用水源安全保护，因此，应高度重视医院废水的消毒处理；医院室内环境应进行动态消毒，可采用臭氧水溶液，也可采用臭氧消毒，同时参考医院建议的其他消毒方法；此外，还在城市污水处理建议中提到，应警惕居民区病毒携带者的排泄物排入城市下水道，因可能存在潜在的病毒传播风险，并指出要加强城市饮用水净化处理，保障饮用水厂运行的稳定性，确保稳定可靠的出厂水浊度，保障消毒投量及管网末端余氯量，以及疫情期间水厂不建议回用反冲洗水等。同时建议保障城镇供水系统泵站与管网稳定运行，减少停泵、停水等。中国水协马上将我的相关建议转至湖北武汉作为防疫工作参考建议。

臭氧高级氧化消毒技术及“臭氧高级氧化物联网远程监控一体化装备”不论在疫情期间还是平时，都可以助力医院提高消杀能力，保障患者安全。希望我们的研究成果能为医院防控工作贡献一份力量。

2020年马军院士获得了全国先进工作者的称号，“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”。面对荣誉，马军院士谈道：“这是党和人民对科技工作者的关心、爱护和肯定，荣誉只能代表过去，未来还要快马加鞭、不忘初心、不负众望、不辱使命。”针对疫情，马军院士指出：“疫情防控常态化的新形势，要求我们树立新意识，展现新格局，应该利用绿色环保消毒方式，建立起新型安全的国家绿色防疫防控体系；寻找最佳结合点，实现环境科学与临床医学的有机结合，更好地为常态化疫情防控乃至公共卫生安全领域服务。”马军院士团队正在采用臭氧和臭氧水相结合的一系列高级氧化消毒方式，开发适用于中央空调、空气净化、工业产品、安全社区等的专用消毒设备，努力为疫情常态化防控提供技术支撑和安全保障。展望未来，马军院士感叹：“人类总是在与病毒做斗争的过程中变得越来越睿智，20世纪人们用氯消毒解决了饮用水的安全问题，下个世纪臭氧等高级氧化绿色消毒与除污染技术将在守护人类健康上发挥重要作用，这也是我们团队今后的努力方向，我深知责任重大，任重道远！”我们期待马军院士团队在守护人类健康中，再创新成就、再塑新辉煌！