科普知识：解决黑臭水体里的“黑科技”——微纳米气泡

　　长沙晚报掌上长沙9月21日讯（通讯员 肖艳 徐德良）热爱在网络上冲浪的你，是不是常能看到一种广告？用果蔬机清洁瓜果蔬菜。浸泡在水里的果蔬，通过释放水雾（微纳米气泡），传闻不仅可以有效杀灭食物上的一些有害细菌，瓦解农药残留，而且还能用于治理黑臭水体等环保领域，以及清洗消毒、浸种催芽、水产养殖、增氧灌溉等农业领域。平平无奇的水注入了微纳米气泡后就拥有了“超能力”。

　　那效果真如广告所说的，既能解决食品安全问题，又能解决生态环保问题和农业问题吗？要解开这个谜团，先让小编带大家走进微纳米气泡处理技术，深入全面了解一下微纳米气泡吧。　　

比发丝直径还小的气泡

　　目前，对气泡的分类与定义并不是十分严格，按照从大到小的顺序可分为厘米气泡、毫米气泡、微米气泡、微纳米气泡、纳米气泡。在大多数的研究中，普通气泡定义为直径在100微米到10毫米之间的气泡，而尺寸在1纳米至50微米的微气泡和纳米气泡统称为微纳米气泡。

　　要知道，我们头发丝的平均直径有约90多微米，比发丝直径还小的微纳米气泡理论上是不能够用肉眼分辨的，但是当气泡数密度足够大时，含有微纳米气泡水的溶液呈乳白色。微纳米气泡不仅在尺寸上与普通气泡有明显差别，它们的性质也与普通气泡有很大的不同。在水中，普通气泡会快速上升至液体表面，然后发生破裂。微米气泡的寿命则相对较长，微气泡在溶液中会发生塌陷皱缩成小气泡，直至破裂消失；纳米气泡则会持续稳定地存在于液体当中。

　　为什么微纳米气泡可以稳定存在几小时甚至几周的时间呢？2018年，研究者做出了解释——因为微纳米气泡表面携带有微弱的负电荷，使溶液中的微纳米气泡之间具有排斥阻力，从而促进了微纳米气泡的稳定，避免了微纳米气泡之间的聚结和破裂，从而也阻止了更大的气泡的形成。

微纳米气泡的发现史

　　有趣的是，在几十年前，由于理论和科研辅助手段有限，科学家们对微纳气泡的存在持否定态度。随着理论研究和技术设备的不断进步，微纳米气泡终于在经历了半个多世纪的研究后拥有了正名。

　　这种介于微米气泡和纳米气泡之间的微纳米气泡，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。微纳米气泡具有比表面积大、停留时间长、氧传质效率高、能自发产生自由基等众多优点，能够实现水体高效、持久复氧，提高水体中好氧微生物的活性,加快水体污染物降解。并且由于其独特的特性，吸引了更多人来研究它。

　　研究发现，单独的微纳米气泡，微不足道，但是当大量的微纳米气泡聚集到一起的时候，一切就都不一样了！大量的微纳米气泡增加了空气与水的接触面积，也改变了原来水分子团的形态。不仅可以用于治理黑臭水体，恢复水体生态环境，还可用于清洗消毒、浸种催芽、水产养殖、增氧灌溉等农业领域。

微纳米气泡在黑臭水体治理的应用

　　黑臭水体之所以黑臭，主要是由于缺氧造成的。目前，中铁环境联合多家单位以山西伍姓湖为依托，建立试验基地和水质化验中心，共同开展微纳米曝气国产化研究。

    研究发现微纳米曝气对黑臭水体的修复机理包括提高水体溶解氧浓度、生成自由基促进污染物降解、增强好氧微生物活性和促进水生动植物生长等方面。

　　微纳米气泡曝气设备在水体中曝气，增加溶解氧，让好氧微生物得以存活，同时微纳米曝气对水体的搅动小，更有利于微生物在植物根系和填料等表面附着，形成生物膜，进一步强化微生物的新陈代谢作用，实现水体中污染物质的降解或转移。同时，微纳米气泡在水中破裂时产生的强氧化性的自由基，可以快速分解有机物、氧化氨氮。      通过复合作用，短时间内显著降低水体中有机物、悬浮物和氨氮的含量，增加水体能见度，使水体能恢复自净能力和使用功能，维持稳定的水生态系统的平衡。

　　中铁环境联合研发出的微纳米气泡曝气装置具有投资少、运行成本低、治理周期短、运行维护管理简单方便等诸多优势，每台设备可以治理约3000—5000平方米的水面。同时，结合绿植生物浮岛技术，降低水体富营养化程度，改善水体，修复水生态环境。在伍姓湖北部水域，描绘了一幅芦苇依依、水鸟翩翩的美丽画卷。

　　综合应用以微纳米气泡为核心的内源治理技术，结合装配式污水处理厂技术、超磁分离技术和分散式生活污水处理技术等控源截污关键技术，恢复水体生态系统，长效保持水体水质，持续去除水体污染物，改善生态环境和景观，恢复鱼翔浅底、蝶舞飞花、孩童嬉戏的美丽生动画面。