蘇更林

在漫長的歲月中，人類在創(chuàng)造輝煌物質(zhì)文明的同時，也切實(shí)感受到了生存的危機(jī)。如今，生態(tài)環(huán)境的惡化已成為了人們無法回避的難題。把先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)成果應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境改善，無疑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

光學(xué)探測

——護(hù)衛(wèi)大氣環(huán)境的“哨兵”

近年來，社會公眾對大氣污染的話題十分關(guān)注，及時和準(zhǔn)確地探測大氣環(huán)境成分就成為治理大氣污染問題的先決條件。為此，科學(xué)家研制了機(jī)載環(huán)境大氣成分探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大氣環(huán)境激光雷達(dá)、差分吸收光譜儀、多角度偏振輻射計以及主控管理器4個子系統(tǒng)組成，可從紫外、可見光和紅外多波段進(jìn)行大氣環(huán)境污染物的痕量氣體測量。

利用機(jī)載環(huán)境大氣成分探測系統(tǒng)，可快速獲取區(qū)域環(huán)境中的大氣成分，多架次多時段的飛行探測還可顯示出不同天氣條件下污染物的積聚和發(fā)展趨勢。飛行試驗(yàn)證明，利用該系統(tǒng)獲取的大氣氣溶膠、云物理特性以及大氣成分、污染氣體、顆粒物等數(shù)據(jù)還可以互相補(bǔ)充，以共同描述大氣環(huán)境的實(shí)時狀況?，F(xiàn)在，這些數(shù)據(jù)已在環(huán)境監(jiān)測部門獲得應(yīng)用，并取得了良好的社會效益。

空氣中的粉塵也會對大氣環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不利影響。利用光學(xué)原理測量環(huán)境中的粉塵數(shù)量，對于治理粉塵環(huán)境污染，防止發(fā)生粉塵爆炸等都具有十分重要的意義。激光粉塵計數(shù)器就是這樣一種基于光的散射原理進(jìn)行測量的儀器。原來，空氣中的粉塵在光的照射下會發(fā)生散射，并且光散射的強(qiáng)度與粉塵的大小、折射率以及粉塵對光的吸收特性等因素有關(guān)，只要測定了散射光的強(qiáng)度就可以推知粉塵的大小、數(shù)量。

激光遙感

——讓汽車尾氣難逃“法網(wǎng)”

長期以來，環(huán)保部門一般采用怠速法來檢測機(jī)動車的尾氣，這種方法要求機(jī)動車必須進(jìn)入檢測站才能進(jìn)行檢測，并且還要使用專門的管道把汽車的排氣管連接到檢測設(shè)備上，通過分析排放的氣體成分來判

定汽車尾氣是否超標(biāo)。現(xiàn)在，科學(xué)家利用激光遙感監(jiān)測技術(shù)，能在不影響車輛正常行駛的情況下，對路上的機(jī)動車尾氣排放進(jìn)行大規(guī)模動態(tài)監(jiān)測。

機(jī)動車尾氣激光遙測系統(tǒng)采用了先進(jìn)的高分辨率激光光譜技術(shù)，任何排放超標(biāo)的機(jī)動車都逃不過該系統(tǒng)自動檢測的“法網(wǎng)”。原來，激光遙感監(jiān)測技術(shù)的原理是利用激光遙感設(shè)備發(fā)出的紅外光和紫外光照射機(jī)動車尾氣，通過對尾氣中不同物質(zhì)的吸收光譜進(jìn)行分析，就可以測出各項污染物的濃度了。激光遙感監(jiān)測車能夠在0.7秒內(nèi)完成對道路上正在行駛的機(jī)動車尾氣污染物的參數(shù)測量，包括一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸锏然瘜W(xué)物質(zhì)含量，并可將檢測數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)奖O(jiān)測管理中心。

機(jī)動車尾氣激光遙感監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：機(jī)動車車牌照相系統(tǒng)、速度和加速度測量系統(tǒng)、尾氣分析系統(tǒng)、本地數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)以及環(huán)保中心機(jī)動車數(shù)據(jù)庫信息管理系統(tǒng)等?，F(xiàn)在，該機(jī)動車尾氣激光遙測系統(tǒng)已被北京、天津、西安、濟(jì)南等幾十個大中城市的環(huán)保部門所采用，為我國的機(jī)動車尾氣控制和治理做出了巨大貢獻(xiàn)。

光催化

——讓居室空氣清新宜人

人們一生的大部分時間都是在室內(nèi)度過的，居室環(huán)境的好壞直接影響人們的身體健康。有檢測發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空氣的污染程度甚至要比室外還嚴(yán)重得多。那么，如何做好室內(nèi)空氣的凈化呢？

凈化室內(nèi)空氣的方法很多，其中光觸媒空氣凈化法具有廣闊的應(yīng)用前景。光觸媒實(shí)際上就是光催化劑，在光照條件下其表面上能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在光觸媒空氣凈化法中使用的光觸媒，其主要成分為一種納米級的二氧化鈦活性材料。將這種活性材料噴涂于墻面之后可形成一層薄膜，通過吸收陽光中的紫外線可以發(fā)生光催化作用，從而產(chǎn)生活性氧和氫氧基，對空氣中的有毒有害氣體進(jìn)行降解，并能分解微生物釋放出來的毒素，同時還具備除臭、抗污、防霉、自凈等功能。

光觸媒產(chǎn)品是目前國際上日趨流行的一種新型環(huán)保材料，噴涂1000平方米光觸媒，其效果相當(dāng)于70棵白樺樹的空氣凈化能力。光觸媒空氣凈化法可以利用太陽光來處理空氣中的污染物，最終的反應(yīng)產(chǎn)物為二氧化碳、水和其他無害物質(zhì)，不會產(chǎn)生二次污染。同時，在凈化過程中光觸媒本身不會發(fā)生變化和損耗，因此具有持續(xù)作用的優(yōu)勢。

光解油煙

——讓生命遠(yuǎn)離“傷害”

在現(xiàn)代家庭生活中，廚房油煙是一個不容忽視的健康危害因素。有資料稱，廚房油煙中含有多種有害物質(zhì)，并且還可能含有一些致癌物質(zhì)。特別是反復(fù)使用油脂煎炸食物，更容易產(chǎn)生致癌物質(zhì)，如苯并芘一類的多環(huán)芳烴類化合物。研究表明，生活環(huán)境中的苯并芘含量每增加1%，肺癌的死亡率就會上升5%。

為了減少油煙污染，人們發(fā)明了抽油煙機(jī)，但它僅能部分收集油煙，不能使有害油煙成分發(fā)生降解，而且抽油煙機(jī)需要時常清洗，清洗液排入下水道，會對環(huán)境造成二次污染。光解油煙凈化器的問世則改變了這種局面，借助光解作用把油煙徹底分解，同時具有凈化、防火、殺菌以及消除異味的作用。

光解油煙凈化器以特制燈管發(fā)出的紫外線作為工作介質(zhì)，通過光解作用達(dá)到凈化的目的。高能紫外線可以把油煙中的油煙分子降解為微小的油脂分子，這些油脂分子有部分生成二氧化碳和水，有部分與氧反應(yīng)形成微量固態(tài)粉末，它們一并被風(fēng)帶走，就達(dá)到了凈化油煙的目的。高能紫外線還可以把異味分子降解為沒有氣味的物質(zhì)，也可以殺滅微生物的生物活性，因此可以高效去除排煙中的異味和細(xì)菌。油煙經(jīng)過光解凈化之后，排放的油煙濃度已經(jīng)很低了，因此排出的氣體不會對大氣造成污染。

把光解凈化原理應(yīng)用于化工廠廢氣凈化處理，也可以收到很好的效果。國內(nèi)某公司將高效光解凈化設(shè)備成功應(yīng)用于

塑膠廠廢氣處理，排放氣體達(dá)到了國家《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。傳統(tǒng)的治理惡臭廢氣主要采用直接燃燒法、催化氧化法、臭氧除臭法、活性炭吸附法等技術(shù)，普遍存在運(yùn)行成本高、凈化效果不穩(wěn)定、脫臭效率低及二次污染等問題。使用高能紫外線光解凈化技術(shù)，脫臭效率大幅度提高，有效避免了二次污染的問題。

光解塑料

——從源頭治理“白色污染”

塑料作為20世紀(jì)人類的一項重大發(fā)明，在造福人類生活的同時也形成了嚴(yán)重的“白色污染”。各種廢棄塑料的降解時間不盡相同，有的甚至需要上百年。由于塑料制品在動物體內(nèi)無法被消化和分解，被誤食后可以引起胃部不適、行動異常、生育繁殖能力下降，甚至導(dǎo)致死亡。殘留在土壤中的塑料不僅會惡化土壤環(huán)境，影響土壤的透氣性，而且還會阻礙水分的流動和農(nóng)作物根系的發(fā)育。

光降解塑料的發(fā)明則可以從源頭上治理“白色污染”，因?yàn)楣饨到馑芰峡梢酝ㄟ^光化學(xué)反應(yīng)而被分解。光降解通常是指有機(jī)物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終生成二氧化碳、水及其他無害物質(zhì)。光降解塑料在日光照射下吸收紫外線等輻射后能發(fā)生光引發(fā)作用，從而把塑料結(jié)構(gòu)中的長鏈分裂成較低分子量的碎片，使得聚合物的完整性受到破壞。這些塑料碎片在空氣中又可發(fā)生進(jìn)一步的氧化作用，從而降解成為能被生物分解的低分子化合物，最后被徹底氧化為二氧化碳和水。

光解塑料的誕生為減少或消除“白色污染”帶來了希望，光解塑料具有衛(wèi)生、無毒、無污染等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在，光解塑料在技術(shù)上日趨成熟，可廣泛應(yīng)用于日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

【責(zé)任編輯】龐 ?云