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非“铜”小可 为人类健康和绿色生态贡献力量

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非“铜”小可 为人类健康和绿色生态贡献力量

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  • 发布时间:2020-04-10 19:24
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【概要描述】新冠肺炎疫情防控期间,广州市疾病预防控制中心通过对新型冠状病毒肺炎确诊患者居住外环境的监测、检查中发现,在一名确诊患者家中门把手上发现了新型冠状病毒的核酸。近日,专业医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了一项最新研究成果,来自美国国立卫生研究院、美国疾病预防控制中心、加州大学洛杉矶分校和普林斯顿大学的科学家,通过模拟新冠肺炎病毒感染者在家庭或医院环境中咳嗽、接触物体所带来的病毒沉积情况,评估了不同环境

非“铜”小可 为人类健康和绿色生态贡献力量

【概要描述】新冠肺炎疫情防控期间,广州市疾病预防控制中心通过对新型冠状病毒肺炎确诊患者居住外环境的监测、检查中发现,在一名确诊患者家中门把手上发现了新型冠状病毒的核酸。近日,专业医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了一项最新研究成果,来自美国国立卫生研究院、美国疾病预防控制中心、加州大学洛杉矶分校和普林斯顿大学的科学家,通过模拟新冠肺炎病毒感染者在家庭或医院环境中咳嗽、接触物体所带来的病毒沉积情况,评估了不同环境

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新冠肺炎疫情防控期间,广州市疾病预防控制中心通过对新型冠状病毒肺炎确诊患者居住外环境的监测、检查中发现,在一名确诊患者家中门把手上发现了新型冠状病毒的核酸。

近日,专业医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了一项最新研究成果,来自美国国立卫生研究院、美国疾病预防控制中心、加州大学洛杉矶分校和普林斯顿大学的科学家,通过模拟新冠肺炎病毒感染者在家庭或医院环境中咳嗽、接触物体所带来的病毒沉积情况,评估了不同环境下新冠病毒的稳定性。研究发现,新冠病毒在纸板上的存活时间为24小时;在塑料、不锈钢等表面上,病毒可以存活长达72小时;在铜表面存活时间最短,仅为4小时。

多年来的实验结果印证了,铜对于一些毒性很大的细菌、真菌和病毒具有快速而广泛的抑菌效用,包括鲍氏不动杆菌、黑曲霉、空肠弯曲杆菌、大肠杆菌、甲型流感(H1N1)、诺瓦克病毒、绿脓杆菌、腺病毒、白色念珠菌、幽门螺杆菌、结核杆菌、脊髓灰质炎病毒等。相关机构经过科学测试表明,纯铜和含铜量大于60%的铜合金(如黄铜、青铜、铜镍合金等)都具有良好的抑菌功能,且铜含量越高抑菌时效越佳。

当前,境外疫情呈暴发增长态势,经陆地边境输入风险上升。3月27日,习近平总书记主持召开中央政治局会议,会议强调,要在疫情防控常态化条件下加快恢复生产生活秩序,统筹推进疫情防控和经济社会发展工作,力争把疫情造成的损失降到最低限度,努力完成全年经济社会发展目标任务,确保实现决胜全面建成小康社会、决战脱贫攻坚目标任务。在疫情防控常态化的大背景下,抑菌铜正在多个领域默默无闻地为抗击疫情发挥着作用。

医疗卫生领域的捍卫者,为人类健康保驾护航

铜,可谓名副其实的“宝藏金属”。相关信息表明,紫铜板、黄铜、青铜能有效对抗多种致病细菌。在室温下,抑菌铜能够24小时全天候抑制细菌生长,在两个小时内杀灭其表面上超过99.9%的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、抗万古霉素肠球菌、金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、绿脓假单胞菌、大肠杆菌,能够最大程度减少“二次污染”,效果远远优于包括含银涂层、不锈钢、抗菌塑料在内的其他材料。抑菌铜作为天然的抑菌材料,对人和环境无伤害,100%可回收利用。抑菌铜表面无任何形式的涂层,即便反复磨损、污染、自然氧化乃至生锈到不同程度,也不会损害其抑菌功效。在威力强大的抑菌铜面前,霸道的细菌们“怂”了。

病菌的院内感染问题始终困扰着医疗界。导致院内感染的罪魁祸首包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌、艰难梭状芽胞杆菌感染和大肠埃希氏菌等。这些细菌对患者健康存在巨大隐患。耐药菌感染控制的主要方法除了阻断病原体的传播途径以外,将抗菌材料应用于环境表面以提高感染控制也被业界认为是行之有效的好方法。

《应用及环境微生物学》杂志发表过一项研究成果,科学家们将病菌点放在模拟手指印的不锈钢表面,发现这些病菌在上面存活的时间很长,换成铜或铜合金表面病菌则很快死亡。铜,绝对称得上是“硬核”杀菌高手。

在大量使用金属铜的医院,物体表面耐药菌定植的情况明显减少。门把手、病床围栏、照明开关、桌、水龙头、输液杆等,这些铜和铜合金制品已经在很多医院大范围使用,再结合传统消毒灭菌方法如洗手等,将更好的控制医院内感染,达到更加理想的效果。美国ICU研究所得的数据表明,医院病房内主要接触表面更换为铜的病房,与未更换为铜的病房相比,病人的医院感染发病率降低40%~70%。

除了在医院中使用,铜还可用于重点防控感染传播的其他环境,如养老院、救护车、健身房、学校、公共建筑、公共交通设施、游轮、电梯间、暖通空调及其它涉及公共安全卫生的设备和环境等。金属铜,不需要“监督”,就会持续忠实地发挥着消毒作用,也为人类追求美好生活提供了条件。

作为人体必需的微量金属元素,铜离子对心血管系统具有重要的作用,不仅可以抑制血栓的形成,还能抑制动脉平滑肌的过度增殖、变性等病变,促进血管内皮再生。此外,医学研究表明,无论是在体外还是在动物体内,铜离子均能明显地促进骨胶原的沉积。由于骨胶原能促进钙、磷等无机物质在骨上的沉积,因而能起到修复骨组织、促进骨再生、改善骨质疏松症状等有益作用。还有研究发现,微量铜离子可促进人体组织中的血管化过程,对人体组织的修复过程具有至关重要的作用。

中科院金属研究所近年来开发出的系列含铜抗菌不锈钢为上述尝试奠定了材料基础。含铜不锈钢是指在现有医用不锈钢的成分基础上,通过加入适度过饱和量的铜元素,经过固溶+时效的热处理,使其基体中均匀弥散地分布有纳米尺度富铜析出相的新型不锈钢。中科院金属研究所研究团队表示,这种含铜不锈钢在人体环境中不可避免地会发生一定的腐蚀,因而可以微量和持续地向周围组织中释放出铜离子,从而发挥出铜离子的诸多有益的生物医学功能。由于含铜不锈钢具有的强烈和广谱杀菌功能,因此还能够有效抑制在其表面上形成细菌生物膜。316L含铜不锈钢有望成为新一代心血管支架和外科、骨科植入材料。

种植养殖领域的小卫士,为行业、企业开拓新发展思路

野生大黄鱼是江浙地区家喻户晓的珍馐美味,具有较高的营养价值和上乘的口感。然而,由于上世纪80年代粗放式无序捕捞,其数量受到了重创。如今个头较大的野生大黄鱼已经从普通百姓的餐桌上消失了。随着人们生活水平的提高,深海人工养殖大黄鱼走入人们的视线。养殖大黄鱼与野生大黄鱼相比,营养价值上差异不大,口味上接近,有很高的市场价值,逐渐成为水产养殖商的“新宠”。在浙江省台州市,有的鱼类养殖者在使用铜合金制成的牧场化离岸抗风浪超大型围网人工养殖仿野生大黄鱼。

铜的抑菌特性为海水养殖带来福音,验证了“养鱼先养水”的规律。一方面,铜能有效抵御网箱内水体滋生有害细菌的侵扰,减少鱼类患病、死亡率,同时促进鱼类生长,杜绝抗生素滥用对人类健康造成的间接危害;另一方面,铜合金网箱能够防止海洋污损生物的附着和污染,有效降低维护网衣的人工成本,增加水体交换和含氧量,有利于鱼类的健康和成长。此外,与传统尼龙网衣相比,铜合金网衣强韧坚固,具有更高的强度和张力。直径为25毫米~40毫米铜合金丝使用寿命长达5~10年以上。铜合金网衣由于材料的天然优势,具有超强的抗台风能力,在实际的应用中多次经历了12级以上台风的直接冲击,网衣和养殖的鱼均未出现破坏和损伤,而不同规格的尼龙网衣存在严重受损的情况。同时,铜板合金网衣又如金刚罩,能有效抵御捕食者的攻击,保障养殖户的财产安全。

目前,铜合金网箱已经在多个沿海省份投入使用。经过多年的探索、应用与发展,取得了良好的效果。铜合金网衣维护成本低、抗台风能力强,鱼的生存健康和生长速度均得到显著提升,养殖企业的效益成倍增加,赢得了良好的口碑。但我们也要看到,铜合金网箱虽然应用前景广阔,但普及率并不高,行业规模不大。希望在不久的将来,各个行业都能够有色产业能够找到更多契合点,实现深度“联名合作”,为行业、企业开拓出新的发展思路。

产自法国的波尔多红酒闻名遐迩,备受红酒爱好者追捧。1878年,细菌突然严重攻击了波尔多地区的葡萄园。1885年,法国人米拉德氏发现了硫酸铜混合石灰水后的溶液可以有效地杀菌,他把这种液体广泛地应用到了波尔多地区,扭转了该地区葡萄大量减产的困局,葡萄酒产量也恢复了。由此,这种液体也被正式命名为“波尔多液”。

在波尔多液推广应用之后,铜的抑菌功效被人们所认识并进行了不断发展。1900年,氧氯化铜(王铜)被用于杀菌剂;1932年英国人J.G. Horsfall发现了氧化亚铜的杀菌活性;1968年美国Kennecott Crop推出氢氧化铜杀菌剂;1970年无机铜制剂开始与有机杀菌剂(代森锰锌、甲霜灵、乙磷铝等)混用,取得较好效果;1980年无机铜制剂开始与抗生素类杀菌剂(氧氯化铜+春雷霉素)混用,使用至今未见抗药性产生。铜制剂是历史悠久的保护性杀菌剂品种之一,按其杀菌原理属于多位点的无机及金属类杀菌剂,是由含铜类化合物加工成制剂产品的总称。农药专家指出,铜制剂作为一类既能够防治真菌性病害,又能防治细菌性病害的茎叶喷施的广谱型、低毒杀菌剂,少数品种还可除草、杀灭害虫的幼虫或软体动物。此外,铜制剂还可以用于某些果品贮藏期间保鲜防腐作用,在全球得到广泛的应用。铜制剂还对真菌引起的瓜果类经济作物病害有特殊的防治效果,且长期使用不易产生抗性。

此刻,或许正在您手边摆放着的香甜水果,在田间到餐桌的过程中就有“铜卫士”的一分功劳。

现代建筑领域的好帮手,高性能铜管为疫情防控作贡献

随着人类文明的进步与发展,铜在建筑领域建树颇多。北京首都博物馆外装饰采用了总高度42米、总面积4750平方米的青铜幕墙,系国内首个由仿青铜器纹理的青铜板组合成的艺术性金属装饰幕墙,在世界上也属罕见。然而,美观、耐用这些众所周知的特点,对于集才华与容貌于一身的铜来说,可谓是骐骥一毛。

疫情防控期间,武汉市肺科医院彭鹏院长表示,抗疫一线除人员及防护用品紧张以外,还有一个突出的问题是氧气的供应。重症病人需要100%吸氧,极危重病人的氧气需求量是重症病人的10倍以上。作为医院氧气等气体传送的载体,医用气体铜管在当前疫情防控中备受关注。医用气体管道系统是医疗设施硬件中的重要组成部分之一,符合卫生学要求的优质管材是医院进行抢救、治疗和检测的有效保证。医用气体从气源至终端的输送过程中,为避免因泄漏、污染等因素引起医用气体品质的变化,气体管道应具有良好的洁净度、耐腐蚀性和密闭性。除了承受一定压力外,还具有系统多、分支管多、介质种类多、介质特性复杂、管材品种多等特点。医用气体管道因输送的安全性和卫生性要求,以及其输送介质的特殊性和重要性,使其有别于民用建筑中常见的公用管道。医用管道一旦发生事故,不仅对患者的治疗和手术的安全性带来严重威胁,而且会对他人造成伤害。因此选用安全优质的管材、合理的施工连接方式,可以提高医用气体系统的安全性和稳定性,降低事故出现的几率。医用气体管道输送的气体往往直接作用于病人,因此洁净度与毒性残留的要求十分苛刻,所用管材必须严格按照规定进行脱脂清洁。由于脱脂工序成本昂贵,医用铜管的价格也会略高于普通铜管。

医院是功能复杂的公共建筑,配套的辅助设施较多,走廊吊顶内除布置有医用气体管道外,还有大量的管线。选择医用气体管材时,有必要考虑管材与管件连接处的弯曲因素。铜管柔韧性好、适应性强,可以弥补施工中的不足。另外,铜管的不可燃烧性可以起到很好地阻燃效果,由于内部结构致密,铜管还具有优异的防漏、防渗透性能。

目前,我国医用铜管发展较为成熟。在疫情防控阻击战中,医用铜管生产企业尽最大努力贡献着自己的力量。在接到上海市公共卫生临床中心、深圳第三人民医院、佛山市应急救治医院等全国多地医疗机构的医疗铜管需求函后,浙江海亮集团有限公司分两批次将总长达100万米的高质量医用铜管用于紧急驰援各地防疫项目建设;1月初,金龙精密铜管集团股份有限公司积极响应湖北省医用铜管采购招标工作,凭借行业自身的产品优势,竞标成为首批湖北省医用铜管中标单位,金龙铜管河南医用铜管工程市场代理商的第一批医疗铜管投入到郑州版“小汤山”防疫隔离医院的建设中;在武汉建立雷神山和火神山专项医院后,北京小汤山医院亦随之启动修缮工程,将视疫情变化启动作为补充。紧要关头,青岛宏泰铜业有限公司火速支援抗疫建设,在最短的时间内为北京小汤山医院备齐所需要的多个规格的医用气体铜管,并及时输送到了施工现场……

铜管也为实现绿色建筑的目标提供了支持。绿色建筑,指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑物。绿色建筑技术注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化,室内设计要求尽量减少使用合成材料,节省能源。绿色建筑已成为全球建筑设计的趋势与标准。2019年8月1日起,由住房和城乡建设部、国家市场监督管理总局联合发布的中华人民共和国国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)正式实施,该标准条文明确指出,要求室内给水系统优先采用铜管和不锈钢管,“官宣”了铜管的优越属性。

在经济发达国家和地区,铜管更是建筑给水管的首选材料。美国、加拿大、澳大利亚等国家,85%建筑给水管是铜管,英国甚至达到95%。东南亚、新加坡、中国香港等地区,铜管作为建筑用上水管使用率也高达75%。生物学研究表明,供水中的大肠杆菌在铜管道内不能再继续繁殖。99%以上的水中细菌在进入铜管道5个小时后被彻底杀灭。铜管组织结构极其致密,具有不可渗透性。无论是油脂、细菌、病毒、氧气和紫外线等有害物质都不能穿过它而污染水质。相比之下,铜管集众多优点于一身,逐渐成为许多重大建筑首选管材,也是直饮水用管理想的管材。铜也是机体内蛋白质和酶的重要成分,对机体的代谢过程至关重要。作为人体内的微量元素,从铜管输送的饮用水摄人适量铜,也为人类健康提供了帮助。

铜水管高温膨胀系数小、低温强度大,能够承受极热与极冷的温度,是供应热水的优秀管材。由于内壁光洁,作为水管摩阻小、流量大、无噪音、抗压能力突出,可以显著降低水的渗漏率,使管道连接更加紧固安全。铜管可以100%回收利用,再生价值高,且不会像塑料管最终沦为难以分解的白色废物污染环境。虽然铜水管的价格相对普通塑料水管和不锈钢水管来说较高,但从材料的全生命周期分析来比较,铜管的综合使用成本更低。

铜作为人类最早使用的金属之一,将继续为人类社会发展作出卓越贡献。

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