登陆注册
29138700000010

第10章 清洁卫士——纳米技术与生活环境

前面几章中我们介绍了关于纳米的基本知识、纳米技术与应用、纳米材料等方面的知识。那么,是不是关于纳米的故事就要结束了呢?其实不然,纳米世界就像人类的世界一样,我们生活中有的,它的世界也有,实际上它就是我们的世界。它与我们生活中的很多东西都有关系。

纳米技术不仅能给人类的生活带来很大的方便,而且在治理让人头痛的环境污染方面也是很好的帮手!纳米微粒可以通过产品工艺及其产品本身,间接地使环境受益。我们知道,纳米材料是在改进传统材料的基础上发展起来的。如果要生产更多的纳米材料就要更多的原材料,并且生产过程还需要消耗更多的能源,或者是会对环境产生一定的危害,然而纳米材料的生产并不会给环境带来什么坏的影响。因为,纳米材料的生产不需要原材,并且还可以替代传统材料。纳米技术不但不会给环境带来影响,而且还可以加强环境保护并促进对污染的发现和治理。

随着社会的进步和科学的发展,目前,已经有很多的纳米微粒出现,并且它们各自有不同的特殊功能,也就是说人们可以根据微粒所具有的不同功能而对它们进行利用。例如,我们可以在人类以及动物体内有针对性地输送药物,或是在农作物体内有针对性地输送杀虫剂和化肥等。有针对性地输送,能够使我们以非常小的剂量完成一些工作,或者是解决掉一些问题。依此类推,我们也能在一些领域来减少化学品和材料的用量,从而起到保护环境的作用。例如,在农作物上少用农药和化肥,在工业上少用一些有毒性的材料等。那么,纳米技术到底是怎么样来保护我们的环境的呢?

首先它能进行环境监测。这是纳米技术发展可能对环境(室内及室外环境)产生的一个比较重要的好处。它一个方面可以降低环境监测仪器的成本并提高其敏感度,甚至有的监测仪器的敏感度会比现有的仪器精确度要高数千倍甚至数百万倍。比如,用新的蛋白质纳米技术制作而成的传感器可以探测到浓度大约千万亿分之一的汞,而这是目前的监测仪器根本无法实现的。另一方面,人类利用氧化铕(金属元素的一种)的纳米微粒已经研发了一种敏感度极高的方法,来测量一种名为阿特拉津的除草剂在水中的含量,这种杀虫剂经常会污染地下水。

另外,许多采用新纳米技术研制成功的监测仪器已经开始使用了,这些仪器可以同时测量一系列数量众多的污染物和有毒制剂。这样,它能够快速检测出污染源,使得我们能够迅速做出治理的反应,从而把污染产生的不良后果降到最低程度,还能够减少治理成本!

其次是它能修复污染。我们不仅能利用纳米技术来进行环境监测,而且还能利用纳米技术做出各种不同的解决方案。如果能从源头上减少或预防污染,或者是有毒物质的排放,就能够做到未雨绸缪。但是,很多时候是要进行污染后的治理工作。根据这一需求,科学家研制出了一些能治理污染的方案,但是,只是部分性的。比如说以金属氧化物或金属纳米微粒形成的纳米结构的催化剂,可能会减少工业废气以及汽车尾气的排放。许多贵重金属的纳米微粒都可以和汽车尾气中有毒的一氧化碳发生氧化反应,从而形成危害性较小的二氧化碳。另外,在纳米范围内,其他的一些微粒也都表现出了它们治理污染物的能力。例如,二氧化钛的纳米微粒可以吸收光能,然后与周围的有机分子发生氧化反应。因此,它在工业上很受欢迎。人类可以利用这种光催化剂的特性生产各种涂层来吸收和氧化污染物,比如汽车尾气和工业生产排放的废气。另外,我们还可以利用这些特性来开发具有自我清洁功能的表层,例如通过捕获空气中的污染物颗粒从而使玻璃和墙壁具有自我清洁功能。

但是,这些只是在地表上能够使用的方法,对于被污染的地下水有没有办法来治理呢?答案是肯定的。有一些纳米结构的材料对地下水的清洁有很大的帮助。现在我们就能在市场上买到的过滤病原体以及其他杂质的纳米多孔膜,是一种能够清洁水的纳米材料。还有一些科学家建议用铁的纳米微粒做化学还原剂,从而使受了污染的地下水得到治理。纳米微粒具有很大的表面积,那么利用它的这个特性,含有磁性铁的纳米晶体就可以被用来去除饮用水中的砷。据有关报道,这种方法对饮用水中污染物的去除能力是标准去污技术的100多倍。

还有一个创新性的方法,即在氧化铁微粒的表面覆盖一层特定分子的涂层,这些分子能够有选择地与污染物的分子或离子相结合。然后在被释放到水里以后,这些涂层中的微粒就可以把污染物吸附到一起,因此我们可以利用一个磁场来聚集回收这些物质。

纳米技术不仅对我们生活的环境有改善的作用,而且对我们生活中所需要的能源也有改进的作用。它能够改变能源的生产、储存和消耗方式。一些纳米技术可以提高能源利用效率并减少二氧化碳的排放量,这主要包括生产燃料电池需要的纳米结构的催化剂、改进锂离子电池的电极材料、改进光电池中的纳米多孔硅和二氧化钛等。另外,在住房的窗玻璃上覆盖一层纳米光选择性的涂层可以减少能源消耗,同时还可以改善室内的空气质量。

所以说,纳米技术在节约资源方面还是具有很大潜力的。在生产阶段,纳米技术不像传统的生产过程那样需要很多的原始材料,并且不会对环境产生什么影响,这样就可以更有效地利用原材料,节约了成本和资源。另外,利用强度高、重量轻的纳米材料,还可以延长塑料等传统材料的寿命,并实现交通及其他领域的能源节约。例如,碳纳米管是一种分子级的碳圆柱,它具有的特性是原有的碳所不具有的,它有很高的强度、独特的导电性以及非常高效的导热性。因此,这种材料在电子学、光学和其他材料科学领域具有广阔的用途。另外,由于它的这些特性,它还有可能会被广泛应用到普通的消费产品中。

纳米技术给我们生活带来的这些好处,很快就被人们所接受和利用。但是,它毕竟是一个全新的领域,我们还需要在这个领域中继续探索、前进。它到底能给我们带来多大的利益,还是一个待解的谜。我们需要从整体对它进行评估。例如,许多纳米结构的材料虽然在使用过程中能够节约能源,但它们的生产过程却有可能耗费很多能源。

同类推荐
  • 高新科技的开发(海洋与科技探索之旅)

    高新科技的开发(海洋与科技探索之旅)

    海洋占地球表面积的71%,我们完成了动物与海洋、植物与海洋、宝藏与海洋、科学与海洋、海洋中的食物链、揭开神秘大洋的面纱等编撰,以进一步帮助广大青年朋友丰富海洋知识,增强海洋意识,树立正确的海洋观念,以期更多的优秀青年立志于投身海洋事业,为国家发展和人类进步做出贡献。与此同时,我们把与我们生活息息相关的高新科技的开发、神奇的新材料、数字化与人类未来、探索机器人的世界等内容也收录其中,以期给青少年全方位的知识与科技体验。
  • 弹药科技知识(上)

    弹药科技知识(上)

    不论什么武器,都是用于攻击的工具,具有威慑和防御的作用,自古具有巨大的神秘性,是广大军事爱好者的最爱。
  • 地球之谜

    地球之谜

    本书精心遴选了近150则有史以来世界上最经典的未解之谜,内容涉及地理、自然、生物及至地外文明等各个方面。结合诸多文献资料、考古发现与最新研究成果,用通俗流畅的语言、科学的视角,探索那些地球上令世人瞩目的神秘现象与谜题,将读者带入一个更广阔的认知空间与文化视野。
  • 青少年应该知道的导弹

    青少年应该知道的导弹

    本书这是一本关于导弹的小百科全书。介绍了导弹的形成、特征、分类并对各国导弹的发展变迁做了详细的梳理。
  • 化学知识

    化学知识

    自然界划分为4个圈层:大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。生物圈中的植物、动物和人类在大气圈、水圈、岩石圈构成的环境中生存发展,与各圈层之间存在物质交换和能量交换。自然界中的生物体可以分为自养生物和异养生物两大类。
热门推荐
  • 灵绝万界

    灵绝万界

    万族林立,亿万颗大帝心脏,自由行走的巍峨无头巨人,困天囚天蔑视大自在的太古邪神,青烟中的雾蒙一族,当柴火燃烧之时,他们就在你身边,神机百变的古代人,被抹杀的一个种族。。少年吞灵脉,修圣体,转乾坤,起浮屠,笑尽宇内!他手执不屈,用情义勾勒出一幅太古瑰丽天图!当有一天成功之时,不需要炽诚太阳的光辉热烈迎接,不需要春暖花开的大好心情,只需要默默地看着镜子中的自己,想着这一路走来的欢喜与悲歌,苦难与伤口,然后低下头,痛哭着把这些伤口吃掉!吞掉!修身克己!踏天喝地!翻山搅海!此生足矣!感谢腾讯文学书评团提供书评支持!感谢腾讯文学书评团提供书评支持!
  • 独为仙

    独为仙

    一个山野少年无意中得到了一枚修真者的戒指,当他走出山村,迈向波澜壮阔的人生道路时,就给世界带来了无比的震憾!通天的手段!无敌的力量!神奇的法术!超阶的魔宠!武技与法术的对撞,修士与武者的交锋!别人不会的,他会;别人不懂,他精通!别人没有的,他有!绝对牛逼!
  • 谨慎的魔王

    谨慎的魔王

    当一个落魄的魔王,意外融合了游戏宅的灵魂,这个世界注定要走向疯狂。“分工很明确,我负责打架,而你负责帮我征服世界。”
  • 武法神世界

    武法神世界

    武法判生死!手握天下命!在这个世界,只有武法神可傲视天下!
  • 异世嫡女

    异世嫡女

    谁说嫡出的小姐身份更高贵?谁说嫡出的小姐更受祖父母宠爱?谁说嫡出的小姐早早就能定下一门好亲事?谁要是当着齐幽兰的面这么说,不被她明骂一顿也得腹诽个老半天。穿越到这种陌生的国度,做一名不仅不受宠还一而再被陷害,小命堪危的相府嫡女,齐幽兰觉得自己真是倒了八辈子的血霉了!可既来之,则安之,她一定要活下去,还要活着扬眉吐气才行!但当看到那个她不得不嫁的哑巴夫君时,齐幽兰本来淡定的心乱了……且看她如何反击。--情节虚构,请勿模仿
  • 中国通史:第一卷

    中国通史:第一卷

    本书全方位介绍中国历史的基础知识,内容涵盖政治、军事、经济、文化、外交、科技、法律、宗教、民俗等领域,书中将中国上起原始社会、下至民国的历史进程划分为四卷来讲述。
  • 美白养颜食谱

    美白养颜食谱

    食物是女性最好的美容保健师,吃对了食物,由内而外全面调养,凝脂般的白嫩肌肤指日可待。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 江湖玉剑传说

    江湖玉剑传说

    传说上古有昆仑玉,有大能者以异术将其铸成三把神兵是为玉剑,玉剑出世,伤及神体,仙神恐慌,遂将其毁去。今又有江湖传言,上古玉剑现世中原,群雄并起而争,僧人、道士、朝官、扶桑忍者、异域蛊人,得玉剑者即得神力,一股腥风血雨不可避免。本文叙述了一个血腥无情的江湖,一个光怪陆离的世界,一个残忍饥饿的悲剧时代,人情冷暖,自在人心。
  • 我真想低调点啊

    我真想低调点啊

    一觉醒来,世界大变。熟悉的界面,陌生的功能,全新的世界,系统让我做好事去升级,做坏事去抽奖,而我只想安安静静的当个挂壁。“恭喜您获得新英雄:韩信”“请选择是否升级一技能:无情冲锋”叶风心疼的花费了1000点善意值升级技能,看着后台所剩无几的善意值,不禁叹道:又要去做好事了……来自凌修杰的善意值,+50来自宋才俊的恶意值,+50