可以饮用的书,是真的吗?
2016-02-23刘佳
刘佳
卡耐基梅隆大学博士后研究员Teri Dankovich发明的那本“可以饮用的书”,终于在首轮实地测试中证明是可行的。
书的纸张是棕黄色的,风格复古,类似于手冲咖啡的滤纸。
但它们不是普通的纸张,在紧急的情况下,比如洪水或者地震后,或者在一些水安全问题极度突出的地方,撕下这些书页,放在容器上,往书页上倒水,可以得到可饮用的水。也就是说,这本书的每一页纸都是一个过滤装置。
纸之所以呈现为棕黄色,是因为里面添加了纳米银颗粒。此前,Dankovich已经在实验室条件下证明,这些除菌滤纸可以减少水中99.9%的细菌。
《时代》杂志将其列为“2015年度25个最佳发明”之一,在中国的社交媒体上,它的消息也被频繁转载。当然,也不乏质疑—这个发明真的靠谱吗?
2013年,Dankovich和她的团队就在南非林波波省开展了实地调研。这时距离她开始这项研究已经差不多有6年的时间了。
林波波省大部分是村庄,供水系统并不稳定,居民们经常会使用地表水,比如小溪,作为他们的首选饮用水源。但这里的水源被证实含有大量的大肠杆菌(大肠杆菌的数量常作为水源是否被粪便污染的监测指标)。另外,经过净化的水由于长时间的储存经常导致二次污染。因此此地居民的腹泻率是南非整体水平的1.7 倍。
这种情况并不只存在于林波波省。根据世界卫生组织的数据,腹泻每年占全球疾病的4%,发病原因90%与环境污染和缺乏安全的饮用水和卫生设施有关,而腹泻是5岁以下儿童死亡的主要原因之一,每年大概有1500万人死于腹泻。况且,不洁用水引起的疾病不仅仅是腹泻。
对于如何消除饮用水中引起疾病的微生物,煮沸似乎是一种最简单、最为人所知的消毒方式。但并不是所有人都能用得起或者方便使用燃料。用一种成本更低、更简便的方式来帮助净化饮用水,是Dankovich研究的初衷。
2007年,还在加拿大的麦吉尔大学攻读自己博士学位的Dankovich,参加了加拿大Sentinel Bioactive Paper组织的研究项目,这个组织想让纸制品具有一些生物功能,比如通过特殊试纸来测试水源和食品是否受到微生物的污染。Dankovich的任务就是制作可以抗菌的纸,用于食品包装或者医用口罩等方面。
看起来,这就是一个改善环境,更加环保地使用化学物质的研究。但是渐渐地,Dankovich开始对“一个廉价的水过滤器”的想法产生了兴趣。
除菌滤纸能够杀菌的关键就是纳米银粒子。古希腊和罗马人早就懂得把水储存在银制罐子里了。现在,用银抗菌的应用更为广泛,从创可贴到抗菌袜都利用了这一原理,但是却没有人想到用来净水。
纳米银主要通过影响细菌生活环境、破坏细菌细胞壁、抑制DNA复制、抑制酶活性等方式来使细菌失活。这一物质还具有广谱抗菌效果,对650余种致病菌都能产生效果,而且持久性好,如果有适合的载体,可以持续释放出银粒子,从而维系较为恒定的银浓度。
Dankovich和她的团队就通过控制银的含量,使它能够在滤纸使用的期限内缓慢释放银粒子,这也是每张滤纸能够过滤大概100升水,使用近一个月的原因。
然而,根据不同水源的水质,滤纸的使用寿命是可变的。在自然条件下,水的浑浊度、水中溶解的有机物以及各种离子都可能影响除菌滤纸作用的发挥,所以实地实验非常重要。
在林波波省,Dankovich和她的团队使用了4种厚度和孔隙大小不同的滤纸来测试过滤的流速。她表示,在实地考察的时候,有些情况下,他们需要先用布等材料做一道预过滤。
Dankovich对《第一财经周刊》说,实地的测验是研究过程中碰到的最大困难,首先很难找到合作者把他们带到那些偏远的村庄去,最终,她得到了学校和非盈利合作者的帮助。
他们在林波波省选择了两处水源,一处来自灌溉渠,另一处是文达大学校园附近的河流,这两处水源地都是附近居民直接或者间接的饮用水源。其中文达大学校园附近的河流受到污水的严重污染,未经处理的下水道污水直接在这里排放。
经过一系列的取样、分析和对比,以水源中的大肠杆菌以及粪肠杆菌的数量为标准,Dankovich的团队证实,除菌滤纸对这些水源地的水有效,过滤过的水中残留的金属粒子浓度也符合相关标准。之后的两年里,Dankovich的团队和他们的合作者,非盈利组织WADankovichsLIFE,又分别在加纳、孟加拉国、海地和肯尼亚几个国家完成了测试。
滤纸本身的测试成功,也拓展了其广泛应用的可能性。一位名叫Brian Gartside的设计师建议Dankovich,将这些滤纸设计成一本书。后来,Dankovich和WADankovichsLIFE合作的时候,还确定了会在这些纸上印刷一些健康信息、卫生常识。
Dankovich自己也创立了一个叫做“pAge Drinking Paper”的非盈利组织,专门介绍自己的滤纸,并尝试用众筹方式募集经费。根据Dankovich公布的各项成本计算,每页纸大约要花费0.4美元。
“如果人们继续用未经处理的废水污染河流,那么任何的干预方式都起不了作用,”Dankovich说,“我们希望能够改善更重要的水污染问题,而不仅仅是除去水里的微生物。”
在这本“可以饮用的书”中,每一页都有已经用小孔分割好的的两块滤纸。上下两张纸上分别用英文和当地语言写着相关的知识。人们如果需要使用,只需沿着虚线撕下,然后放在配套的过滤容器里。
刚开始的时候,这些滤纸全都靠Dankovich的团队手工制作。做50本书需要60个小时。但是现在,一家大型造纸公司已经加入进来,帮助他们加快生产的速度。
不过,尽管这些滤纸在实验中证实了有效,这项发明仍然只是在开发阶段,离大规模商业化的程度还有一段距离。
这些滤纸目前还无法除去微生物以外的一些其他污染物,比如化学污染。Dankovich表示,他们正在考虑设计一套个人水处理系统,将除菌滤纸和可以除去化学污染的过滤步骤结合起来。
对于Dankovich和她的团队来说,未来最重要的工作仍将是在更多的地方实地实验,包括之前已经去过的国家和洪都拉斯、印度尼西亚等新的地区。
目前,他们的工作目标是在小规模的范围内分发过滤装置,来观察人们是怎么使用的,并监测其健康数据,以确定滤纸的对当地居民健康情况的影响,从而改进产品。
实地实验会带来很多之前意想不到的发现。比如2015年,Dankovich在孟加拉国的实地考察时就注意到,当地人习惯使用一种叫做“kolshi”的容器。这使她意识到,滤纸的使用还需要考虑到当地文化。
这项发明的市场空间可能也会更大。据Dankovich说,很多普通人也会联系她,想买到这样一本书,带着去野营和打猎。
野外探险也许是一个潜在的市场。毕竟,对于在特殊条件下求生的人来说,杀死哪怕一部分的细菌,可能是生与死的区别。