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光催化材料去除水中病毒的研究进展

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2019年席卷全球的新型冠状病毒引发的病毒性肺炎已被认定为一种大流行病,目前疫情依然在全世界范围蔓延,丝毫没有好转的迹象。病毒对人类的健康安全构成严重威胁,水中病原微生物引起的传染病事件也屡见不鲜。根据世界卫生组织(WHO)统计,全球近20亿人口正在饮用受粪便污染的水源,面临着感染霍乱、痢疾、伤寒、脊髓灰质炎等水传播疾病的风险。病毒较细菌体积更小,感染的剂量低传染性却很强,在水环境中难以检测及去除。国内外专家针对水中致病菌的研究较多,而病毒的结构、抗性以及失活机制与细菌有很大不同,近年来对病毒的研究也越来越受到相关人员的重视。WHO将肠道病毒、甲肝病毒、戊肝病毒、轮状病毒、诺如病毒等界定为饮用水中健康风险高的病毒,腺病毒和星状病毒的健康风险为适中。噬菌体是一类专以细菌为宿主的病毒,由于其结构、抗性与人类致病病毒类似,易于实验操作且对人类无致病性,故被广泛应用于水中病毒指示物,其中噬菌体MS2是最受欢迎的替代物。

美国环保局(USEPA)饮用水水质标准中对病毒指标进行了严格的限定,要求病毒的灭活率不低于4log(即99.99%)。我国现行《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》对病毒的最高允许浓度没有明确限定,而是通过浊度等指标确保饮用水水质的安全。然而,常规水处理消毒工艺(氯化、臭氧、紫外线消毒等)完全去除病毒是非常困难的。

光催化法作为绿色高效的消毒技术,克服了传统消毒方法的局限性,逐渐被应用于水中病原体的去除,越来越多研究人员致力于开发更加高效且低成本的光催化材料。如前所述,水中病毒和细菌的去除不能一概而论,故本文综述了近年来国内外学者对于光催化材料应用于去除水中病毒的研究进展,介绍了光催化技术的原理及优势,并指出未来光催化材料的发展趋势,为未来光催化消毒技术的发展提供借鉴。

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