中國網(wǎng) 2020-02-18 13:52:32

周牧之東京經(jīng)濟大學(xué)教授、云河都市研究院院長(cháng)

          面對新型冠狀病毒肺炎疫情帶來(lái)的巨大挑戰，國際社會(huì )有必要加強溝通，攜手合作打贏(yíng)疫情防控阻擊戰。東京經(jīng)濟大學(xué)教授、云河都市研究院院長(cháng)周牧之在接受中國網(wǎng)
         采訪(fǎng)時(shí)提出，臭氧或許可以成為新冠病毒克星的。以下為建議全文。

         地球大氣層0～10km左右的最低層叫對流層，溫度與高度的關(guān)系是上冷下熱。對流層之上有一個(gè)10～50km左右的平流層，溫度與高度的關(guān)系正好相反，是上熱下冷。在
        高空的平流層里，存在一個(gè)濃度為10~20ppm的臭氧層。這個(gè)臭氧層通過(guò)吸收對地球生物造成危害的紫外線(xiàn)波段，屏蔽了紫外線(xiàn)對生物細胞DNA的破壞，給地球上的生命提供
        了生存條件。

         臭氧層達到接近現今濃度的時(shí)間與地球上的生命從海洋登上陸地的時(shí)間基本一致。換言之，在臭氧層還比較稀薄的時(shí)候，生命只能潛伏于海洋之中，一直等到臭氧層濃度
        升高到一定程度后，才從海洋延展到陸地。

        可以說(shuō)，如果沒(méi)有臭氧層的保護，地球上甚至連一個(gè)細菌都不可能存在，就更沒(méi)有今天紛繁生命的繁衍和綻放。

        由于產(chǎn)業(yè)活動(dòng)排放的大量氟利昂、揮發(fā)性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）等對臭氧層的破壞，造成削弱人類(lèi)免疫系統，增加皮膚癌和白內障發(fā)病率等危
       害，由是臭氧層空洞成為與全球變暖并列的全球性環(huán)境問(wèn)題。臭氧層破壞問(wèn)題同時(shí)也是讓臭氧進(jìn)入一般大眾視野的重要契機，有感于臭氧對地球生命的保護作用，臭氧層被輿論
       稱(chēng)之為“地球衛士”。

        臭氧由三個(gè)氧原子組成。臭氧產(chǎn)生的主要途徑是太陽(yáng)光紫外線(xiàn)打擊雙原子的氧分子，把它分解為兩個(gè)原子，然后氧原子再與沒(méi)有分裂的氧分子合并成臭氧。臭氧和氧氣是氧
       元素的同素異構體，呈淡藍色，有特殊氣味，故名臭氧（OZEIN：希臘文，臭味的意思）。

        高濃度的臭氧層作為一道天然屏障，使地球生命免于太陽(yáng)光中有害紫外線(xiàn)波段的侵襲，堪稱(chēng)是地球生命繁衍的保護神。

        臭氧不僅存在于高空的平流層，也存在于我們的周?chē)?。由于氧分子低空多高空少，而氧原子低空少高空多，導致在既有氧分子又有氧原子的平流層形成高濃度的臭氧層，?br />        地面和更高的高空，臭氧濃度稀薄。也就是說(shuō)，大氣中的臭氧含量從距地面大約10km左右的地方開(kāi)始逐漸升高，在平流層，臭氧濃度達到了最大值，再往上臭氧含量又急劇減少。

        對流層的臭氧濃度一般在0.02~0.06ppm，這個(gè)自然界濃度的臭氧對包括人類(lèi)在內的大型生物無(wú)害。但是高濃度的臭氧卻可能給人帶來(lái)不適的感覺(jué)，還可能刺激和損害眼睛、
       呼吸系統等黏膜組織。因此美國食品藥品監督管理局（FDA）規定的室內環(huán)境標準中臭氧最大濃度為0.05ppm，日本產(chǎn)業(yè)衛生學(xué)會(huì )規定的工作環(huán)境中臭氧的允許濃度為0.1ppm，
       中國衛生部也將臭氧安全濃度規定為0.1ppm。

       真正讓臭氧“臭名昭著(zhù)”的是光化學(xué)煙霧污染。光化學(xué)煙霧是指由工廠(chǎng)和機動(dòng)車(chē)排放的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機化合物（VOC）等一次污染物，以及其受紫外線(xiàn)照射后產(chǎn)生
       的臭氧等二次污染物，兩者混為一體造成的大氣污染。NOx和VOC雖然是導致光化學(xué)煙霧的主要生成物質(zhì)，但是光化學(xué)煙霧中的臭氧成分卻可以高達90%左右。因此人們往往把
      光化學(xué)煙霧污染直接等同為臭氧污染。

      光化學(xué)煙霧不僅刺激眼睛、呼吸系統等黏膜組織，可能引發(fā)眼睛疼痛、頭痛、咳嗽和氣喘等健康危害，還抑止植物生長(cháng)導致農作物減產(chǎn)，更有形成酸雨，降低大氣能見(jiàn)度等危害。

      產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，大量NOx的排放導致對流層臭氧不斷增加，過(guò)去一百年全球對流層臭氧量已經(jīng)增加至4倍。特別是隨著(zhù)以中國為首的東亞開(kāi)啟急速的工業(yè)化和城市化，NOx等
     光化學(xué)煙霧生成物質(zhì)的排放量急劇增大，進(jìn)一步加速了對流層臭氧的增加趨勢。

      對流層的臭氧含量雖然只有平流層的十分之一，但臭氧卻是繼二氧化碳（CO2）、甲烷（CH?）之后的第三大導致地球溫暖化的溫室氣體。

      凡此種種，造成世人普遍存在“對流層臭氧是對生物有害污染物”的認識，遂有臭氧“在天是佛，在地是魔”之說(shuō)。在日本等發(fā)達國家，如何觀(guān)察和防范對流層臭氧地球規模的越境
     污染是重要的國家課題。

      需要替臭氧澄清的是，光化學(xué)煙霧的臭氧并不是對流層自然界正常存在的濃度，而是人為污染排放造成的一種超自然的高濃度。同時(shí)光化學(xué)煙霧還混雜著(zhù)大量的NOx和VOC等有
     害物質(zhì)，這也與自然界純凈的臭氧截然不同。自然界的臭氧濃度雖然根據季節和地域時(shí)有差異，但一般不會(huì )對人體造成傷害。例如，雷電的高壓放電，電離空氣中的氧氣是自然界產(chǎn)
     生臭氧另外一個(gè)原因。得益于臭氧對空氣的凈化之功，雷電過(guò)后往往能夠呼吸到更加鮮美的空氣。又比如，晴天時(shí)的海岸和森林，因為臭氧濃度偏高，空氣更加清新。

     可以說(shuō)，自然界臭氧不僅無(wú)害，反而有益。因此一定要認識到自然界的此臭氧與光化學(xué)煙霧的彼臭氧之間的不同，不能讓臭氧為人類(lèi)的污染排放“背黑鍋”。

     對流層臭氧其實(shí)也是人類(lèi)生存的保護神，只是長(cháng)期以來(lái)對于這一莫大恩惠的研究和認知太過(guò)欠缺。

     自然界的臭氧濃度雖然對大型生物無(wú)害，但是對微生物而言卻是超級殺手。具有強氧化能力的臭氧，一直在自然界抑制微生物繁殖，守護著(zhù)地球的生態(tài)平衡。遺憾的是，臭氧在
    地球生命體中抑制微生物的作用沒(méi)有得到充分的重視。

     臭氧在地球生命體這個(gè)龐大的復雜系統中抑制微生物的作用被忽視的一個(gè)原因是，一般認為低濃度的臭氧沒(méi)有殺菌滅毒作用。然而事實(shí)并非如此，日本有研究證明，只要暴露時(shí)
    間夠長(cháng)，低濃度的臭氧也具有足夠的殺菌滅毒能力。應該說(shuō)，正是臭氧平衡和抑制了地球上細菌病毒的過(guò)度繁殖和擴散。

     除此之外，自然界的臭氧還起著(zhù)分解有害有機物，激活生命體免疫功能等重要作用。甚至有研究還認為臭氧是昭告季節變化，控制生命體活動(dòng)周期的重要信息素?？傊绻麤](méi)有
    對流層臭氧的存在，今天地球上將完全是另外一種不適合人類(lèi)生存的生態(tài)。

     實(shí)際上，臭氧在天是佛，在地亦是佛。是人類(lèi)造成的污染排放魔化了臭氧，破壞了自然界絕妙的平衡，使其由佛成“魔”。

     2002年冬～2003年春，SARS曾經(jīng)肆虐一時(shí),引發(fā)了極度的社會(huì )驚恐。然而到5、6月份左右SARS卻突然消失，留下種種猜想。無(wú)獨有偶，流行性感冒等空氣傳播的病毒大多也是
     在秋冬季爆發(fā)，春夏消失。好像有一只看不見(jiàn)的“上帝之手”在驅瘟除疫，拯救人類(lèi)。

      國內外研究人員大多在病毒與溫度，或是濕度之間尋找相關(guān)性。以流感為例，一般認為流感病毒在低溫、低濕的情況下能夠較長(cháng)時(shí)間地保持活性，隨著(zhù)氣溫升高，濕度增大病毒
     的活性將會(huì )受到抑制。但是實(shí)驗證明，實(shí)際上氣溫變化程度的溫度變化對流感病毒的影響并不大，反而提高濕度確實(shí)可以有效地拉高流感病毒的死亡率。

      筆者在與相關(guān)人員的討論中逐漸萌生了一個(gè)假說(shuō)：或許具有殺菌滅毒能力的臭氧才是真正的上帝之手？

      臭氧濃度的確具有隨季節發(fā)生變化的明顯特性，而且正好是秋冬低春夏高。根據日本氣象廳的臭氧層觀(guān)測信息，可以發(fā)現由北到南，札幌、筑波、鹿兒島、那霸，臭氧總量一般
     在2~5月達到峰值，且呈現越往北方的地區臭氧總量的峰值到來(lái)得越早，越往南方的地區峰值到來(lái)得越晚的態(tài)勢。

      不同地域臭氧的濃度也不盡相同。從上述日本氣象廳觀(guān)測信息來(lái)看，臭氧總量的峰值濃度也是越北方的地區越高，越南方的地區越低。有研究觀(guān)察到地球大氣層中臭氧總量在分
     布上有較明顯的緯度變化，赤道附近地區臭氧總量最低，相反，緯度60°附近的北方地區最高。

      按理說(shuō)紫外線(xiàn)越強，氧分子的分解速度越快，赤道附近接受太陽(yáng)照射最強，是最易產(chǎn)生臭氧的地區。但影響臭氧濃度變化的要素很多，機理極其復雜。紫外線(xiàn)越強，既越容易產(chǎn)
     生臭氧，同時(shí)也越容易分解臭氧。臭氧的分解速度還與溫度有關(guān)，溫度越高，其分解速度越快。地球規模的大氣環(huán)流作用更是不容忽視，當地產(chǎn)生的臭氧可能會(huì )被輸送到其他地區。

      對流層臭氧最大的來(lái)源是平流層的臭氧層，同時(shí)，植物光合作用所產(chǎn)生的氧氣量，以及人類(lèi)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)所排放的NOx和VOC量，都會(huì )左右對流層的臭氧濃度。

      總之，取決于氧分子與氧原子神奇離散聚合的臭氧濃度，呈現秋冬低春夏高的規律。而且溫度越高，臭氧的分解速度越快。同時(shí)濕度也很重要，干燥狀態(tài)下臭氧的殺菌能力會(huì )急
     劇降低。因此筆者大膽猜測：當季節由冬轉暖，臭氧濃度升高，空氣濕度增大，上帝之手就開(kāi)始驅瘟除疫。

      更加嚴謹的推理應該是，殺菌滅毒的主力是在季節變化中濃度升高的臭氧，溫度和濕度負責助攻，三者相輔相成驅病除魔。當然，還有紫外線(xiàn)作為微生物的另一大克星，也會(huì )對
     室外的細菌病毒痛下殺手。

      如果關(guān)于臭氧是上帝之手的猜想真正成立的話(huà)，新型冠狀病毒瘟疫也應該會(huì )像SARS和流感一樣隨著(zhù)季節變化臭氧濃度的升高而煙消云散，這可能成為在這場(chǎng)瘟疫災難中備受煎
     熬人們的一縷期盼。

      當然，大膽的猜想需要縝密的求證，懇請廣大專(zhuān)家學(xué)者從不同的角度予以批評指正。

      臭氧不僅在自然界是病毒的克星，百年來(lái)人類(lèi)利用它的強氧化性，將其廣泛地運用在消毒、滅菌、除臭、解毒、保鮮、漂白等領(lǐng)域。

      正因為如此，臭氧理應是在如今這場(chǎng)全球對抗新型冠狀病毒斗爭中大顯身手的神器，何況它還有以下有三大特性。

      全覆蓋性，由臭氧發(fā)生器或靜電空氣凈化機產(chǎn)生的臭氧，可滲透到環(huán)境中的每個(gè)角落，能夠克服紫外線(xiàn)殺菌只能直來(lái)直去，存在消毒死角的問(wèn)題。

      高潔性，臭氧的殺菌原理是氧化細菌和病毒，不存在任何有毒殘留物。相反，目前廣泛使用的化學(xué)消毒劑不僅對人體本身有害，還造成有害殘留物的二次污染。在現今的疫情對應           中，消毒水的濫用問(wèn)題已經(jīng)相當嚴重，需要引起高度重視。

      方便性，臭氧生成原理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)臭氧裝置的技術(shù)難度并不高。而且設備可大可小，既可以適應于單個(gè)房間，也可以適應大型公共空間，還可以簡(jiǎn)單地安置在公交車(chē)、高鐵、船舶、         飛機等公共交通上。

      臭氧殺菌滅毒的效果不僅與臭氧本身的濃度，環(huán)境溫度、濕度和暴露時(shí)間有關(guān)，還與細菌的種類(lèi)有一定關(guān)系。

      從李澤琳教授主持的國家P3實(shí)驗室針對臭氧殺滅SARS病毒的實(shí)驗結果來(lái)看，臭氧對于綠猴腎細胞接種的SARS病毒有著(zhù)良好的滅活效果，綜合滅活率高達99.22%。此次引發(fā)武漢
     疫情的病毒與SARS病毒都屬于冠狀病毒。更有研究者發(fā)現新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒有80%的基因組序列一致?？梢杂欣碛赏茰y，臭氧對于防控新冠肺炎疫情應該也具備相當功效。

      臭氧雖然是高效殺菌滅毒的神器，但是由于達到一定濃度后可能給人帶來(lái)不適感，亦或刺激黏膜系統，所以它目前主要還是應用在無(wú)人空間。

      如果在有人的情況下，也能有效應用臭氧來(lái)殺滅新型冠狀病毒、清潔空氣，那將對患者擁擠的醫院、復工的工廠(chǎng)、人頭攢動(dòng)的公共場(chǎng)所、密閉的公共交通、甚至家居的室內，都是
      莫大的福音。

      臭氧在這些場(chǎng)景大顯身手的一個(gè)關(guān)鍵在于能否有效解決對其濃度的控制。臭氧生性不穩定，雖然容易生成，但是較難將其控制在一定濃度，而且難就難在臭氧傳感器的昂貴。因為
     沒(méi)有傳感器的實(shí)時(shí)檢測，就無(wú)法真正控制臭氧的濃度。

      如果能夠廉價(jià)而有效地將臭氧控制在安全濃度之下，臭氧應用會(huì )更加容易被世人所接受，將直接引爆普及有人環(huán)境下的臭氧利用。因此，大幅度降低臭氧傳感器的成本應該是目前
     亟待組織攻克的一大課題。

      大疫當前，建議適當提高對室內臭氧濃度的允許標準，嘗試在有人環(huán)境下利用臭氧殺菌滅毒。目前遠大集團已經(jīng)將具備發(fā)生臭氧功能的靜電空氣凈化機捐贈到武漢的火神山ICU病房
     和方艙醫院，期待這些設備能為保護醫護人員安全和拯救病毒感染患者發(fā)揮良好的功效。

      臭氧與微生物的關(guān)系體現了地球生命體的絕妙平衡，一方面如果沒(méi)有臭氧層的保護，地球上不可能存在細菌、病毒等微生物，另一方面臭氧的強氧化性又是細菌病毒的克星。今天
     人類(lèi)對臭氧的認知還遠遠不夠充分，我們應該摒棄對臭氧的成見(jiàn)，消除對臭氧的過(guò)度戒備，努力解密臭氧的重重謎團，充分挖掘臭氧的特性，群策群力，用好用足臭氧，戰勝這場(chǎng)世紀
     大疫。
（責任編輯：郭素萍）