环保之“光”

苏更林

在漫长的岁月中，人类在创造辉煌物质文明的同时，也切实感受到了生存的危机。如今，生态环境的恶化已成为了人们无法回避的难题。把先进的光学技术成果应用于生态环境改善，无疑具有十分重要的现实意义。

光学探测

——护卫大气环境的“哨兵”

近年来，社会公众对大气污染的话题十分关注，及时和准确地探测大气环境成分就成为治理大气污染问题的先决条件。为此，科学家研制了机载环境大气成分探测系统。该系统由大气环境激光雷达、差分吸收光谱仪、多角度偏振辐射计以及主控管理器4个子系统组成，可从紫外、可见光和红外多波段进行大气环境污染物的痕量气体测量。

利用机载环境大气成分探测系统，可快速获取区域环境中的大气成分，多架次多时段的飞行探测还可显示出不同天气条件下污染物的积聚和发展趋势。飞行试验证明，利用该系统获取的大气气溶胶、云物理特性以及大气成分、污染气体、颗粒物等数据还可以互相补充，以共同描述大气环境的实时状况。现在，这些数据已在环境监测部门获得应用，并取得了良好的社会效益。

空气中的粉尘也会对大气环境和人类健康产生不利影响。利用光学原理测量环境中的粉尘数量，对于治理粉尘环境污染，防止发生粉尘爆炸等都具有十分重要的意义。激光粉尘计数器就是这样一种基于光的散射原理进行测量的仪器。原来，空气中的粉尘在光的照射下会发生散射，并且光散射的强度与粉尘的大小、折射率以及粉尘对光的吸收特性等因素有关，只要测定了散射光的强度就可以推知粉尘的大小、数量。

激光遥感

——让汽车尾气难逃“法网”

长期以来，环保部门一般采用怠速法来检测机动车的尾气，这种方法要求机动车必须进入检测站才能进行检测，并且还要使用专门的管道把汽车的排气管连接到检测设备上，通过分析排放的气体成分来判

定汽车尾气是否超标。现在，科学家利用激光遥感监测技术，能在不影响车辆正常行驶的情况下，对路上的机动车尾气排放进行大规模动态监测。

机动车尾气激光遥测系统采用了先进的高分辨率激光光谱技术，任何排放超标的机动车都逃不过该系统自动检测的“法网”。原来，激光遥感监测技术的原理是利用激光遥感设备发出的红外光和紫外光照射机动车尾气，通过对尾气中不同物质的吸收光谱进行分析，就可以测出各项污染物的浓度了。激光遥感监测车能够在0.7秒内完成对道路上正在行驶的机动车尾气污染物的参数测量，包括一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等化学物质含量，并可将检测数据实时传输到监测管理中心。

机动车尾气激光遥感监测系统主要由以下几个部分组成：机动车车牌照相系统、速度和加速度测量系统、尾气分析系统、本地数据管理及数据通讯系统以及环保中心机动车数据库信息管理系统等。现在，该机动车尾气激光遥测系统已被北京、天津、西安、济南等几十个大中城市的环保部门所采用，为我国的机动车尾气控制和治理做出了巨大贡献。

光催化

——让居室空气清新宜人

人们一生的大部分时间都是在室内度过的，居室环境的好坏直接影响人们的身体健康。有检测发现，室内空气的污染程度甚至要比室外还严重得多。那么，如何做好室内空气的净化呢？

净化室内空气的方法很多，其中光触媒空气净化法具有广阔的应用前景。光触媒实际上就是光催化剂，在光照条件下其表面上能发生氧化还原反应。在光触媒空气净化法中使用的光触媒，其主要成分为一种纳米级的二氧化钛活性材料。将这种活性材料喷涂于墙面之后可形成一层薄膜，通过吸收阳光中的紫外线可以发生光催化作用，从而产生活性氧和氢氧基，对空气中的有毒有害气体进行降解，并能分解微生物释放出来的毒素，同时还具备除臭、抗污、防霉、自净等功能。

光触媒产品是目前国际上日趋流行的一种新型环保材料，喷涂1000平方米光触媒，其效果相当于70棵白桦树的空气净化能力。光触媒空气净化法可以利用太阳光来处理空气中的污染物，最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染。同时，在净化过程中光触媒本身不会发生变化和损耗，因此具有持续作用的优势。

光解油烟

——让生命远离“伤害”

在现代家庭生活中，厨房油烟是一个不容忽视的健康危害因素。有资料称，厨房油烟中含有多种有害物质，并且还可能含有一些致癌物质。特别是反复使用油脂煎炸食物，更容易产生致癌物质，如苯并芘一类的多环芳烃类化合物。研究表明，生活环境中的苯并芘含量每增加1%，肺癌的死亡率就会上升5%。

为了减少油烟污染，人们发明了抽油烟机，但它仅能部分收集油烟，不能使有害油烟成分发生降解，而且抽油烟机需要时常清洗，清洗液排入下水道，会对环境造成二次污染。光解油烟净化器的问世则改变了这种局面，借助光解作用把油烟彻底分解，同时具有净化、防火、杀菌以及消除异味的作用。

光解油烟净化器以特制灯管发出的紫外线作为工作介质，通过光解作用达到净化的目的。高能紫外线可以把油烟中的油烟分子降解为微小的油脂分子，这些油脂分子有部分生成二氧化碳和水，有部分与氧反应形成微量固态粉末，它们一并被风带走，就达到了净化油烟的目的。高能紫外线还可以把异味分子降解为没有气味的物质，也可以杀灭微生物的生物活性，因此可以高效去除排烟中的异味和细菌。油烟经过光解净化之后，排放的油烟浓度已经很低了，因此排出的气体不会对大气造成污染。

把光解净化原理应用于化工厂废气净化处理，也可以收到很好的效果。国内某公司将高效光解净化设备成功应用于

塑胶厂废气处理，排放气体达到了国家《恶臭污染物排放标准》。传统的治理恶臭废气主要采用直接燃烧法、催化氧化法、臭氧除臭法、活性炭吸附法等技术，普遍存在运行成本高、净化效果不稳定、脱臭效率低及二次污染等问题。使用高能紫外线光解净化技术，脱臭效率大幅度提高，有效避免了二次污染的问题。

光解塑料

——从源头治理“白色污染”

塑料作为20世纪人类的一项重大发明，在造福人类生活的同时也形成了严重的“白色污染”。各种废弃塑料的降解时间不尽相同，有的甚至需要上百年。由于塑料制品在动物体内无法被消化和分解，被误食后可以引起胃部不适、行动异常、生育繁殖能力下降，甚至导致死亡。残留在土壤中的塑料不仅会恶化土壤环境，影响土壤的透气性，而且还会阻碍水分的流动和农作物根系的发育。

光降解塑料的发明则可以从源头上治理“白色污染”，因为光降解塑料可以通过光化学反应而被分解。光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物，最终生成二氧化碳、水及其他无害物质。光降解塑料在日光照射下吸收紫外线等辐射后能发生光引发作用，从而把塑料结构中的长链分裂成较低分子量的碎片，使得聚合物的完整性受到破坏。这些塑料碎片在空气中又可发生进一步的氧化作用，从而降解成为能被生物分解的低分子化合物，最后被彻底氧化为二氧化碳和水。

光解塑料的诞生为减少或消除“白色污染”带来了希望，光解塑料具有卫生、无毒、无污染等特点，具有广阔的应用前景。现在，光解塑料在技术上日趋成熟，可广泛应用于日常生活和工农业生产。

【责任编辑】庞  云