環保之“光”

蘇更林

在漫長的歲月中，人類在創造輝煌物質文明的同時，也切實感受到了生存的危機。如今，生態環境的惡化已成為了人們無法回避的難題。把先進的光學技術成果應用于生態環境改善，無疑具有十分重要的現實意義。

光學探測

——護衛大氣環境的“哨兵”

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

利用機載環境大氣成分探測系統，可快速獲取區域環境中的大氣成分，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展趨勢。飛行試驗證明，利用該系統獲取的大氣氣溶膠、云物理特性以及大氣成分、污染氣體、顆粒物等數據還可以互相補充，以共同描述大氣環境的實時狀況。現在，這些數據已在環境監測部門獲得應用，并取得了良好的社會效益。

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

激光遙感

——讓汽車尾氣難逃“法網”

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

定汽車尾氣是否超標。現在，科學家利用激光遙感監測技術，能在不影響車輛正常行駛的情況下，對路上的機動車尾氣排放進行大規模動態監測。

機動車尾氣激光遙測系統采用了先進的高分辨率激光光譜技術，任何排放超標的機動車都逃不過該系統自動檢測的“法網”。原來，激光遙感監測技術的原理是利用激光遙感設備發出的紅外光和紫外光照射機動車尾氣，通過對尾氣中不同物質的吸收光譜進行分析，就可以測出各項污染物的濃度了。激光遙感監測車能夠在0.7秒內完成對道路上正在行駛的機動車尾氣污染物的參數測量，包括一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等化學物質含量，并可將檢測數據實時傳輸到監測管理中心。

機動車尾氣激光遙感監測系統主要由以下幾個部分組成：機動車車牌照相系統、速度和加速度測量系統、尾氣分析系統、本地數據管理及數據通訊系統以及環保中心機動車數據庫信息管理系統等。現在，該機動車尾氣激光遙測系統已被北京、天津、西安、濟南等幾十個大中城市的環保部門所采用，為我國的機動車尾氣控制和治理做出了巨大貢獻。

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度過的，居室環境的好壞直接影響人們的身體健康。有檢測發現，室內空氣的污染程度甚至要比室外還嚴重得多。那么，如何做好室內空氣的凈化呢？

凈化室內空氣的方法很多，其中光觸媒空氣凈化法具有廣闊的應用前景。光觸媒實際上就是光催化劑，在光照條件下其表面上能發生氧化還原反應。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生光催化作用，從而產生活性氧和氫氧基，對空氣中的有毒有害氣體進行降解，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。

光觸媒產品是目前國際上日趨流行的一種新型環保材料，噴涂1000平方米光觸媒，其效果相當于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，最終的反應產物為二氧化碳、水和其他無害物質，不會產生二次污染。同時，在凈化過程中光觸媒本身不會發生變化和損耗，因此具有持續作用的優勢。

光解油煙

——讓生命遠離“傷害”

在現代家庭生活中，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，并且還可能含有一些致癌物質。特別是反復使用油脂煎炸食物，更容易產生致癌物質，如苯并芘一類的多環芳烴類化合物。研究表明，生活環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，人們發明了抽油煙機，但它僅能部分收集油煙，不能使有害油煙成分發生降解，而且抽油煙機需要時常清洗，清洗液排入下水道，會對環境造成二次污染。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出的紫外線作為工作介質，通過光解作用達到凈化的目的。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，有部分與氧反應形成微量固態粉末，它們一并被風帶走，就達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，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菌。油煙經過光解凈化之后，排放的油煙濃度已經很低了，因此排出的氣體不會對大氣造成污染。

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

塑膠廠廢氣處理，排放氣體達到了國家《惡臭污染物排放標準》。傳統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，普遍存在運行成本高、凈化效果不穩定、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，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世紀人類的一項重大發明，在造福人類生活的同時也形成了嚴重的“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，甚至導致死亡。殘留在土壤中的塑料不僅會惡化土壤環境，影響土壤的透氣性，而且還會阻礙水分的流動和農作物根系的發育。

光降解塑料的發明則可以從源頭上治理“白色污染”，因為光降解塑料可以通過光化學反應而被分解。光降解通常是指有機物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產物，最終生成二氧化碳、水及其他無害物質。光降解塑料在日光照射下吸收紫外線等輻射后能發生光引發作用，從而把塑料結構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生進一步的氧化作用，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，光解塑料具有衛生、無毒、無污染等特點，具有廣闊的應用前景。現在，光解塑料在技術上日趨成熟，可廣泛應用于日常生活和工農業生產。

【責任編輯】龐 ?云