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

 

面對(duì)新型冠狀病毒肺炎疫情帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，國(guó)際社會(huì)有必要加強(qiáng)溝通，攜手合作打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)。東京經(jīng)濟(jì)大學(xué)教授、云河都市研究院院長(zhǎng)周牧之在接受中國(guó)網(wǎng)采訪時(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左右的很低層叫對(duì)流層，溫度與高度的關(guān)系是上冷下熱。對(duì)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(duì)地球生物造成危害的紫外線波段，屏蔽了紫外線對(duì)生物細(xì)胞DNA的破壞，給地球上的生命提供了生存條件。

 

臭氧層達(dá)到接近現(xiàn)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(hù)，地球上甚至連一個(gè)細(xì)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(jī)化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）等對(duì)臭氧層的破壞，造成削弱人類免疫系統(tǒng)，增加皮膚癌和白內(nèi)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(jī)，有感于臭氧對(duì)地球生命的保護(hù)作用，臭氧層被輿論稱之為“地球衛(wèi)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(gòu)體，呈淡藍(lán)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)光中有害紫外線波段的侵襲，堪稱是地球生命繁衍的保護(hù)神。

 

臭氧不僅存在于高空的平流層，也存在于我們的周圍。由于氧分子低空多高空少，而氧原子低空少高空多，導(dǎo)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，而地面和更高的高空，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(dá)到了很大值，再往上臭氧含量又急劇減少。

 

對(duì)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(duì)包括人類在內(nèi)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(tǒng)等黏膜組織。因此美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定的室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中臭氧很大濃度為0.05ppm，日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學(xué)會(huì)規(guī)定的工作環(huán)境中臭氧的允許濃度為0.1ppm，中國(guó)衛(wèi)生部也將臭氧安全濃度規(guī)定為0.1ppm。

 

真正讓臭氧“臭名昭著”的是光化學(xué)煙霧污染。光化學(xué)煙霧是指由工廠和機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等一次污染物，以及其受紫外線照射后產(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(dǎo)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(dá)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(tǒng)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(zhǎng)導(dǎo)致農(nóng)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(dǎo)致對(duì)流層臭氧不斷增加，過(guò)去一百年全球?qū)α鲗映粞趿恳呀?jīng)增加至4倍。特別是隨著以中國(guó)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(duì)流層臭氧的增加趨勢(shì)。

 

對(duì)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(dǎo)致地球溫暖化的溫室氣體。

 

凡此種種，造成世人普遍存在“對(duì)流層臭氧是對(duì)生物有害污染物”的認(rèn)識(shí)，遂有臭氧“在天是佛，在地是魔”之說(shuō)。在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，如何觀察和防范對(duì)流層臭氧地球規(guī)模的越境污染是重要的國(guó)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(duì)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(jù)季節(jié)和地域時(shí)有差異，但一般不會(huì)對(duì)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(duì)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?yàn)槌粞鯘舛绕?，空氣更加清新?/p>

 

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

 

對(duì)流層臭氧其實(shí)也是人類生存的保護(hù)神，只是長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于這一莫大恩惠的研究和認(rèn)知太過(guò)欠缺。

 

自然界的臭氧濃度雖然對(duì)大型生物無(wú)害，但是對(duì)微生物而言卻是超級(jí)殺手。具有強(qiáng)氧化能力的臭氧，一直在自然界抑制微生物繁殖，守護(hù)著地球的生態(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(fù)雜系統(tǒng)中抑制微生物的作用被忽視的一個(gè)原因是，一般認(rèn)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(zhǎng)，低濃度的臭氧也具有足夠的殺菌滅毒能力。應(yīng)該說(shuō)，正是臭氧平衡和抑制了地球上細(xì)菌病毒的過(guò)度繁殖和擴(kuò)散。

 

除此之外，自然界的臭氧還起著分解有害有機(jī)物，激活生命體免疫功能等重要作用。甚至有研究還認(rèn)為臭氧是昭告季節(jié)變化，控制生命體活動(dòng)周期的重要信息素?？傊绻麤](méi)有對(duì)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生存的生態(tài)。

 

實(shí)際上，臭氧在天是佛，在地亦是佛。是人類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(dú)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(qū)瘟除疫，拯救人類。

 

國(guó)內(nèi)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(rèn)為流感病毒在低溫、低濕的情況下能夠較長(zhǎng)時(shí)間地保持活性，隨著氣溫升高，濕度增大病毒的活性將會(huì)受到抑制。但是實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)際上氣溫變化程度的溫度變化對(duì)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(jié)發(fā)生變化的明顯特性，而且正好是秋冬低春夏高。根據(jù)日本氣象廳的臭氧層觀測(cè)信息，可以發(fā)現(xiàn)由北到南，札幌、筑波、鹿兒島、那霸，臭氧總量一般在2~5月達(dá)到峰值，且呈現(xiàn)越往北方的地區(qū)臭氧總量的峰值到來(lái)得越早，越往南方的地區(qū)峰值到來(lái)得越晚的態(tài)勢(shì)。

 

不同地域臭氧的濃度也不盡相同。從上述日本氣象廳觀測(cè)信息來(lái)看，臭氧總量的峰值濃度也是越北方的地區(qū)越高，越南方的地區(qū)越低。有研究觀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(qū)臭氧總量很低，相反，緯度60°附近的北方地區(qū)很高。

 

按理說(shuō)紫外線越強(qiáng)，氧分子的分解速度越快，赤道附近接受太陽(yáng)照射很強(qiáng)，是很易產(chǎn)生臭氧的地區(qū)。但影響臭氧濃度變化的要素很多，機(jī)理極其復(fù)雜。紫外線越強(qiáng)，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(guī)模的大氣環(huán)流作用更是不容忽視，當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的臭氧可能會(huì)被輸送到其他地區(qū)。

 

對(duì)流層臭氧很大的來(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，以及人類產(chǎn)業(yè)活動(dòng)所排放的NOx和VOC量，都會(huì)左右對(duì)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(xiàn)秋冬低春夏高的規(guī)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(cè)：當(dāng)季節(jié)由冬轉(zhuǎn)暖，臭氧濃度升高，空氣濕度增大，上帝之手就開(kāi)始驅(qū)瘟除疫。

 

更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评響?yīng)該是，殺菌滅毒的主力是在季節(jié)變化中濃度升高的臭氧，溫度和濕度負(fù)責(zé)助攻，三者相輔相成驅(qū)病除魔。當(dāng)然，還有紫外線作為微生物的另一大克星，也會(huì)對(duì)室外的細(xì)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，新型冠狀病毒瘟疫也應(yīng)該會(huì)像SARS和流感一樣隨著季節(jié)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(zāi)難中備受煎熬人們的一縷期盼。

 

當(dāng)然，大膽的猜想需要縝密的求證，懇請(qǐng)廣大專家學(xué)者從不同的角度予以批評(píng)指正。

 

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

 

正因?yàn)槿绱耍粞趵響?yīng)是在如今這場(chǎng)全球?qū)剐滦凸跔畈《径窢?zhēng)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(jī)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(xì)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(duì)人體本身有害，還造成有害殘留物的二次污染。在現(xiàn)今的疫情對(duì)應(yīng)中，消毒水的濫用問(wèn)題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)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(shè)備可大可小，既可以適應(yīng)于單個(gè)房間，也可以適應(yīng)大型公共空間，還可以簡(jiǎn)單地安置在公交車、高鐵、船舶、飛機(jī)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(xì)菌的種類有一定關(guān)系。

 

從李澤琳教授主持的國(guó)家P3實(shí)驗(yàn)室針對(duì)臭氧殺滅SARS病毒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，臭氧對(duì)于綠猴腎細(xì)胞接種的SARS病毒有著良好的滅活效果，綜合滅活率高達(dá)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(xiàn)新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒有80%的基因組序列一致。可以有理由推測(cè)，臭氧對(duì)于防控新冠肺炎疫情應(yīng)該也具備相當(dāng)功效。

 

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

 

如果在有人的情況下，也能有效應(yīng)用臭氧來(lái)殺滅新型冠狀病毒、清潔空氣，那將對(duì)患者擁擠的醫(yī)院、復(fù)工的工廠、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(nèi)，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(duì)其濃度的控制。臭氧生性不穩(wěn)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?yàn)闆](méi)有傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，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(yīng)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(yīng)該是目前亟待組織攻克的一大課題。

 

臭氧與微生物的關(guān)系體現(xiàn)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(hù)，地球上不可能存在細(xì)菌、病毒等微生物，另一方面臭氧的強(qiáng)氧化性又是細(xì)菌病毒的克星。今天人類對(duì)臭氧的認(rèn)知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠充分，我們應(yīng)該摒棄對(duì)臭氧的成見(jiàn)，消除對(duì)臭氧的過(guò)度戒備，努力解密臭氧的重重謎團(tuán)，充分挖掘臭氧的特性，群策群力，用好用足臭氧，戰(zhàn)勝這場(chǎng)世紀(jì)大疫。

來(lái)源：中國(guó)網(wǎng)