作者：宋璐（天津大学），周建峰（佐治亚理工学院），王灿教授（天津大学），孟格（天津大学），李云飞（天津大学），Mourin Jarin（佐治亚理工学院），吴子颜（佐治亚理工学院），谢兴助理教授（佐治亚理工学院）论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127429近日，天津大学王灿教授和佐治亚理工学院谢兴教授课题组联合在Journal of Hazardous Materials（影响因子：10.588）上发表了题为“Airborne pathogenic microorganisms and air cleaning technology development: A review”的综述论文（DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.127429）。论文首先总结了气载致病微生物（生物气溶胶）的发生、传播及其对公共健康的影响，系统介绍了各类空气消毒技术的原理、特点和应用情况，比较分析了不同空气消毒技术的能耗水平和适用范围。在此基础上，阐述了商品化空气净化设备的开发及应用现状。最后，论文进一步分析空气消毒技术未来的发展方向。图1.气载致病微生物在室内传播示意图。
传播来源可分为：1）室外的生物气溶胶通过通风等方式传入室内；2）气溶胶通过感染者呼吸、讲话、或咳嗽等传播；3）通过室内被污染的物品进行传播。传播路径按照气载微生物粒径大小可分为灰尘（<5000 μm），液滴(100-1000 μm)，及气溶胶（<100 μm），粒径越小，传播的距离越远。图2.空气净化技术总结。
横向为技术成熟度，纵向分为物化技术和生物技术等。物化技术包括过滤，热处理，紫外，静电场处理，微波，光催化，等离子体，臭氧，及其他化学消毒剂，生物技术包括溶菌酶，植物消毒剂，及中药熏蒸等技术。图3.不同空气消毒技术微生物灭活机理对比示意图。
图4.不同空气消毒技术应用场景比较。
可通过可处理的生物气溶胶浓度（CFU/m3，横轴），及处理能力（L/min，纵轴）进行技术比较及选择。例如，化学消毒剂更适用于较大空间而热处理更适合灭活高浓度的生物气溶胶。图5.不同空气消毒技术微生物灭活速率常数（inactivation rate constant）与单位能耗（EE/O）的关系。
微波和光催化技术均有较高的灭活速率常数，而光催化的单位能耗较低。在全球仍被笼罩在新冠肺炎疫情的大背景下，空气净化和消毒技术是主动控制气载致病微生物传播的重要手段。因此，开发高效、安全的空气消毒技术十分必要。未来的研究方向可着眼于新型材料的开发，将新型材料运用于现有的技术中，以达到降低能耗，以及提高对微生物灭活效率的目标。另外需要指出的是，在空气消毒过程中，需要关注致病微生物细胞有害基因释放造成的次生健康风险。王灿：天津大学英才教授、博士生导师，环境工程系主任，入选国家级和天津市青年人才计划，天津市杰出青年科学基金获得者。2004年毕业于同济大学环境科学与工程学院，获得学士学位。2009年获得清华大学环境工程博士学位。2017至2018年在佐治亚理工学院以访问学者身份从事研究。主要从事生物气溶胶控制与空气污染物生物净化等方面的研究工作。已出版学术专著3部，以第一或通讯作者发表期刊论文100余篇，获得授权专利20余项，研究成果实现了技术转化，并进行了工程应用，取得了良好效果，获得天津市环境保护科学技术一等奖、天津市科技进步一等奖、华夏建设科学技术奖二等奖、2020年度“首创水星奖”等奖项。谢兴：佐治亚理工土木与环境工程学院助理教授及Carlton S. Wilder Junior Professor，2008年毕业于清华大学环境科学与工程学院，获得学士及硕士学位。2012年和2014年分别获得斯坦福大学材料科学与工程硕士学位和土木与环境工程博士学位。2014至2017年在加州理工从事博士后研究。研究方向主要是新材料及纳米技术在环境科学与工程领域的应用，研究领域主要包括水处理及回用，能源与资源回收，环境污染物检测等。至今已在PNAS, Nature Communications, Environmental Science & Technology, Energy & Environmental Science, Nano Letters和ACS Nano等杂志上发表论文近70篇。论文被引用次数已超过7,000次，H-index为28。2019年获得美国国家自然科学基金的早期职业发展奖（CAREER Award），2020年获得Sustainable Nanotechnology Organization Emerging Investigator奖，2021年获得CAPEES/Nanova优秀新人奖。周建峰：天津大学佐治亚理工深圳学院（GeorgiaTech Shenzhen Institute, Tianjin University，简称GTSI）助理教授，2015年毕业于哈尔滨工业大学给排水科学与工程专业，获得学士学位。2017年获得华盛顿大学环境工程硕士学位，2021年获得佐治亚理工学院环境工程博士学位。主要研究方向为环境纳米材料，饮用水消毒技术，以及新能源开发利用等。至今已在Environmental Science & Technology, Environment International, Advanced Energy Materials等期刊上发表论文十余篇。2021年获得ACS Environmental Chemistry Graduate Award奖，2019年获得AEES Outstanding Graduate Student奖，2018年获得NWRI-BioLargo Graduate Fellowship。Lu Song, Jianfeng Zhou, Can Wang, Ge Meng, Yunfei Li, Mourin Jarin, Ziyan Wu, Xing Xie, Airborne pathogenic microorganisms and air cleaning technology development: A review, Journal of Hazardous Materials, 2021, 127429, ISSN 0304-3894,https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127429.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389421023979
