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如何走出新興污染物治理“死循環” 研究顯示納米陶瓷濾膜可深度處理城市污水

來源:中國科學報 作者:張雙虎 人氣: 發布時間:2021-01-18 09:34:20

人類胎盤中發現微塑料顆粒,二甲雙胍的自來水消毒副產物具有潛在公共衛生安全危害……近來的一些報道表明,新興污染物越來越醒目地出現在我們身邊。

近日,清華大學深圳國際研究生院教授張錫輝團隊發表于《有害物質雜志》的研究發現,常規污水處理廠出水中,部分新興污染物濃度過高,該研究同時提出一種基于納米陶瓷膜的組合工藝方案用于城市污水深度處理。

既“新”又“多”的污染

學術界認為,新興污染物通常指環境中新出現或新近引起關注的、尚未列入常規監測系統、對生態環境和人類健康具有危害或潛在風險的化學或生物污染物。

“其特點主要是‘新’和‘多’!敝锌圃撼鞘协h境研究所研究員孫倩告訴《中國科學報》,“新”不僅指新合成、新應用的物質,也指新技術、更靈敏的設備檢出和發現的污染物。因為新,人們對其在環境中的污染水平、分布特征、遷移規律、轉化機制、生物毒性、生態效應和處理技術等的認識尚不充分!岸唷眲t體現在其覆蓋了種類繁多的物質。新興污染物是個統稱,其包括環境內分泌干擾物、藥品與個人護理用品、全氟類化合物等有機污染物,也包括納米材料、微塑料、抗生素抗性基因等。

“這些新興污染物因具有較高的生物毒性或生態效應,近年來備受關注?偟膩碚f,新興污染物的種類繁多、結構各異,其在環境中的行為各異,有的容易經由生物降解、光解和/或水解等過程自然衰減,也有的性質穩定,可長期存在于環境中,造成持續影響。例如,痕量新興污染物可能影響微型生物群落這一維持生態系統穩定的關鍵類群!睂O倩說。

“根據目前的科研數據和報道,類似污染確實越來越多!蔽骱髮W生命科學學院研究員吳連鋒對《中國科學報》說,“比如,被廣泛推崇為萬能神藥的二甲雙胍使用量日益增加,它經人體代謝后排入大自然或水系,它在自來水消毒過程中的含氮副產物具有潛在公共衛生危害,但這些都還沒有引起廣泛關注!

常規技術去除效率低

“城市污水中的新興污染物主要有兩類,一是環境激素類物質,例如雙酚A和炔雌醇,二是抗生素類物質,例如磺胺類抗生素!睆堝a輝對《中國科學報》說,“前者會影響生育和嬰兒性別,比如避孕藥的主要成分乙炔雌二醇(EE2)。再比如雙酚A作為廣泛使用的塑化劑,普遍用于塑料行業、電子行業,因此在水里分布很廣,濃度也比較高!

在孫倩看來,城市人口密集,污染排放集中,城市污水處理系統受納人類排放的新興污染物,是新興污染物進入環境的重要途徑。

張錫輝團隊的研究表明,城市污水中,京津冀地區、長三角地區和珠三角地區污染最嚴重。

“我們現在陷入一個‘死循環’中!睆堝a輝說,“人們服藥后,一些成分經代謝排出人體,進入污水廠,如果污水處理廠不能妥善處理,最后又排進河流,匯入水庫,再進入城市自來水供水系統。如果EE2達到0.2納克/升,就會有生物毒理效應出現,現在有的污水廠EE2已經達到400多納克/升,這個是相當嚴重的問題!

據張錫輝介紹,污水處理通常分三個階段,一是去除導致水體黑臭的物質;二是脫氮除磷(導致富營養化的物質),達到三、四類水標準;三是像歐洲一些發達國家一樣,出臺針對新興污染物的標準,在標準的指導下進行污水處理升級改造,去除痕量新興污染物。

“我國學者在這方面的關注比較早,研究非常多。但相對來說,技術和應用方面研究較少!睆堝a輝說,“一是目前我國大部分污水處理廠的主要目標是脫氮除磷,解決水體富養化問題。二是我們還沒有出臺相應的控制新興污染物的標準,污水處理廠缺乏改造升級的動力!

多數污水處理廠主要面向常規污染物,所采用的技術對去除新興污染物效率很低,不能有效降解去除五花八門的新興污染物。因為新興污染物濃度極低,約是常規污染物濃度的百萬分之一,兩者完全“不是一個量級的”。

新技術應對新興污染物

在最新發布的論文中,張錫輝團隊提出一種使用納米陶瓷濾膜對城市污水進行深度處理的解決方案。

“這種濾膜可以在納米孔隙里,催化分解去除納克量級的污染物,其效率可以達到99%以上!睆堝a輝說,“只要在污水處理最后階段加上這樣一套納米催化濾膜即可!

“目前人們對新興污染物的認知有限,相關研究仍需進一步深入!睂O倩則建議發展高通量的檢測技術,加強新興污染物監測力度和普查水平,提升對環境中新興污染物的污染現狀和環境行為的認知;系統評估痕量污染物及其轉化產物的生物毒性和生態效應,識別高風險物質。同時開展前瞻性科研,發展和儲備高效控制新興污染物的技術和工藝,有效控制新興污染物的效應和風險。

(編輯:逍遙客)

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