污水處理廠污水和污泥中微塑料的研究展望

＊朱 麒

（莆田中建建設(shè)發(fā)展有限公司 福建 351100）

污水主要來源于人們?nèi)粘Ｉ钗鬯?、工藝生產(chǎn)廢水等，致使污水中的微塑料含量越來越多，這里所說的微塑料是指通過不同途徑進(jìn)入生態(tài)環(huán)境的塑料顆粒，其直徑小于5mm，可以懸浮于水體中或者沉積在水底，經(jīng)相關(guān)研究表明，微塑料在海洋生態(tài)系統(tǒng)中大范圍存在，生物攝取后會(huì)產(chǎn)生較大的生理性傷害，同時(shí)微塑料本身會(huì)釋放大量的有害物質(zhì)，直接對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響，給人們的生存環(huán)境埋下了偌大的安全隱患。為了減少微塑料的危害性，應(yīng)加大污水處理力度，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)污水處理技術(shù)的研究，從微塑料的組成、含量及工藝影響出發(fā)，全面分析污水處理廠的發(fā)展趨勢(shì)，為后續(xù)污水處理技術(shù)的研究提供有效參考依據(jù)。

1.微塑料的概述

（1）微塑料的組成。微塑料按照成分可分為高密度聚乙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維素等，按照形狀可分為碎塊狀、纖維狀及薄膜狀等，現(xiàn)階段，對(duì)微塑料的含量沒有統(tǒng)一形式的表述，常用面積單位或體積樣品來表示微塑料的數(shù)量或含量，也可按照單位質(zhì)量樣品中的微塑料含量來表示。現(xiàn)如今，微塑料已經(jīng)廣泛存在于各類生態(tài)環(huán)境中，并且不同區(qū)域的微塑料含量的差異性較大，由于微塑料的表述單位沒有形成統(tǒng)一，各研究數(shù)據(jù)之間不能進(jìn)行科學(xué)比對(duì)，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微塑料的科研力度，盡快將微塑料含量單位按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于對(duì)微塑料的進(jìn)一步研究。

（2）微塑料的來源。微塑料主要分為兩大類，一是初生來源，另外是次生來源，前者主要指?jìng)€(gè)人洗護(hù)用品中的微小球、洗衣液中的人造纖維絲，或者工業(yè)原料中的微塑料顆粒等，而微塑料顆粒在工廠附近的自然環(huán)境中較為常見，洗滌劑等在生活污水及工業(yè)污水中都能見到，通過河流等水體進(jìn)入到自然環(huán)境中，然而距離塑料加工廠較遠(yuǎn)的地方仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)微塑料顆粒，充分說明微塑料顆粒具有一定的遷移能力；后者主要來源于風(fēng)、水、光等環(huán)境壓力暴露下分解的碎片或者纖維，這些碎片的來源較廣，遍布工業(yè)原料、家具用品等，還可能來自降解的塑料顆粒。一些專家認(rèn)為，微塑料的次生來源是海洋環(huán)境，但這一方面的研究較少，沒有得到明確界定，需不斷探索微塑料的轉(zhuǎn)移規(guī)劃及相應(yīng)的形成機(jī)制。

（3）微塑料的潛在危害。第一，造成水生動(dòng)物器官堵塞，影響生物身體機(jī)能，經(jīng)研究可以得出，魚類、浮游動(dòng)物等海洋生物會(huì)攝取微塑料，微塑料會(huì)給這些生物帶來嚴(yán)重的機(jī)械損傷，從而造成生物死亡或受傷，影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展；第二，微塑料中含有大量的有害物質(zhì)，通過微生物釋放出來進(jìn)入生物體內(nèi)，給生態(tài)發(fā)展帶來不良影響；第三，微塑料具有顆粒小、表面積大、疏水性強(qiáng)的特點(diǎn)，容易吸附有機(jī)污染物、致病微生物等，隨著微塑料的轉(zhuǎn)移，加大食物鏈的富集作用，給生物和人類造成嚴(yán)重?fù)p害。

（4）微塑料與人類活動(dòng)的關(guān)系。自然環(huán)境中的微塑料與人口密度有著直接聯(lián)系，同時(shí)與人類活動(dòng)密切相關(guān)，人口密度高的地區(qū)微塑料的含量會(huì)更高，由此可見，人力活動(dòng)以及污水排放是形成微塑料組成和含量的重要因素，應(yīng)根據(jù)各地區(qū)發(fā)展情況，采取有效的污水治理措施，降低微塑料的含量，減少微塑料對(duì)自然環(huán)境的影響。

2.污水處理廠中的微塑料研究

（1）污水微塑料的分類。到目前為止，污水處理廠中的微塑料類型已經(jīng)高達(dá)三十幾種，主要包括聚乙烯、聚酯等，并且在化纖衣物和個(gè)人洗護(hù)用品中的含量較高，充分表明微塑料類型與我們?nèi)粘Ｉ钣嘘P(guān)，目前，對(duì)微塑料尺寸的分類方法分為兩種：①利用不同尺寸篩網(wǎng)來分離不同尺寸的微塑料，由于微塑料的形狀不規(guī)則，這一方法仍然缺乏確定性；②顯微鏡成像技術(shù)，同樣因?yàn)槲⑺芰系男螤畈灰?guī)則，單純利用顯微鏡技術(shù)來劃分尺寸是不夠的。污水處理廠進(jìn)水中，不同形狀的微塑料含量不同，利用篩網(wǎng)方法難以準(zhǔn)確做出尺寸劃分。形狀是微塑料分類的又一重要指標(biāo)，微塑料的形狀是直接影響污水處理效果的重要因素，還會(huì)給微塑料與其他生物之間的相互作用帶來一定的干擾和影響。按照形狀對(duì)微塑料進(jìn)行分類，主要分為纖維狀、顆粒狀，顆粒微塑料可細(xì)致劃分為不規(guī)則形狀、球形珠粒及顆粒，纖維在污水微塑料中的比重較大，這與人們?nèi)粘Ｊ褂玫南匆聫U液等化學(xué)纖維的排放有著直接關(guān)系，同時(shí)這些纖維含量也是影響污水處理效率的重要因素。

（2）污水微塑料的影響因素。自然環(huán)境中的微塑料已經(jīng)得到廣泛關(guān)注，污水處理中的微塑料數(shù)量與排水管道系統(tǒng)構(gòu)造有關(guān)，很可能決定于周圍環(huán)境的土地使用或運(yùn)輸，比如，存在輪胎和制動(dòng)器磨損釋放微塑料，由于微塑料與人類活動(dòng)有著直接關(guān)系，如果居民居住密度高，相應(yīng)的活動(dòng)范圍也會(huì)較大，從而提高了污水中的微塑料含量。

（3）污水處理工藝的影響。一級(jí)污水處理可以去除污水中的大部分微塑料，這一等級(jí)的污水處理主要利用初級(jí)澄清器中的油脂或者表面階段將污水表面的微塑料進(jìn)行去除，對(duì)微塑料的尺寸分布影響較大，對(duì)去除大尺寸的微塑料效果更加顯著；二級(jí)處理可以更深層次的去除污水中的微塑料，與一級(jí)處理相比，二級(jí)處理可以去除更多的碎片顆粒，但是片狀塑料密度降低，纖維塑料密度增加；初級(jí)處理可以去除將近72%-98%的微塑料，三級(jí)處理的去除率完全取決于處理技術(shù)，實(shí)際污水處理過程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行有效處理。污水處理中包括多個(gè)處理工藝，如物理處理工藝、化學(xué)處理工藝等等，為了保證污水處理效果，應(yīng)結(jié)合微塑料的特性改變規(guī)律，以及與其他生物相互作用情況，進(jìn)行更深入的研究。

3.污水處理廠污泥中的微塑料研究

目前有關(guān)污泥微塑料的研究較少，早在2005年已經(jīng)有專家人士提出了將合成纖維視為污泥微塑料的評(píng)估指標(biāo)，在污泥使用后五年甚至十五年后，在土壤成分中仍然可以檢測(cè)到微塑料，因此，應(yīng)高度重視污泥中的微塑料纖維及相關(guān)顆粒，以減少微塑料纖維積累的潛在風(fēng)險(xiǎn)及隱患。

（1）污泥微塑料的分類。污泥中的微塑料主要產(chǎn)于微塑料的轉(zhuǎn)移和沉積，與污水微塑料成本相比，污泥微塑料的組成類型相近，其中白色微塑料的比重較大，黑色居于第二位，還存在紅色、橙色、綠色等不同顏色的微塑料，從形狀上主要?jiǎng)澐譃槔w維狀、桿狀、薄片狀等等，從化學(xué)組成上則分為聚乙烯、聚酯等等，利用紅外光譜檢測(cè)技術(shù)能夠得知微塑料中的部分類型，比如高密度PE、聚酯、PA等，這些微塑料類型與我們?nèi)粘Ｊ褂玫乃芰现破窐O為相近。

（2）污泥微塑料的影響因素。經(jīng)過大量實(shí)踐研究表明，污泥中的微塑料呈現(xiàn)時(shí)空分布，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、人口密集程度、氣溫條件以及降雨量等因素有著直接關(guān)系，另外，還與我國工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)水模式存在聯(lián)系，比如，生化處理工藝、廢水比例以及污泥脫水方式等等，都會(huì)影響微塑料的含量，同時(shí)也充分證明了，污水處理廠的污泥中含有大量的微塑料。

（3）污泥處理工藝的影響。污泥處理工藝可能會(huì)帶來兩個(gè)方面的影響，一是影響污泥中微塑料含量變化，進(jìn)行污泥處理時(shí)候，聚合物的生物具有分解特性，經(jīng)過工藝處理后，微塑料的含量明顯減少，還可以在沉積物微塑料表面存在PE降解細(xì)菌，微塑料出現(xiàn)斷鏈和養(yǎng)護(hù)，并且在二級(jí)處理階段，聚合物表面發(fā)生變化；二是影響微塑料的理化特性，經(jīng)過污泥處理工藝的微塑料表面出現(xiàn)一定程度的磨損、侵蝕，極易破碎，這是因?yàn)槲⑺芰系谋砻胬硇园l(fā)生了變化，影響對(duì)金屬等物質(zhì)的吸附潛力，同時(shí)對(duì)沉積物中的老化微塑料表面進(jìn)行提取，也發(fā)現(xiàn)了相同的規(guī)律，但是吸附能力明顯強(qiáng)于新鮮的微塑料。

4.污水處理廠污水和污泥中微塑料的研究展望

污水處理廠的微塑料已經(jīng)成為國際研究的重點(diǎn)課題，但是我國在這方面的研究較少，通過文章整體論述，筆者認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)以下這些方面的研究：

（1）強(qiáng)化我國污水處理中微塑料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究，由于不同區(qū)域的污水排放及組成成分存在很大的差異，相應(yīng)的微塑料含量完全不同，應(yīng)采取不同的污水處理工藝，確保達(dá)到較好的微塑料去除效果，通過深入剖析我國污水處理廠發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)微塑料的研究正在逐步深化，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微塑料污染的源頭控制，以達(dá)到削減微塑料的目的，促進(jìn)我國生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展；

（2）污水污泥中的微塑料處理應(yīng)逐漸規(guī)范化，目前所使用的微塑料處理技術(shù)，其應(yīng)用效果仍然不夠理想，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污水處理技術(shù)的研究，促使污水處理工藝不斷標(biāo)準(zhǔn)化，并且達(dá)到理想化效果。

5.結(jié)束語

綜上所述，在社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，水體污染問題越來越嚴(yán)重，如果對(duì)污水治理問題不夠重視，長期下去，勢(shì)必會(huì)影響自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，因此，應(yīng)站在長遠(yuǎn)發(fā)展的角度，對(duì)污水處理工藝進(jìn)行更深入的研究，不斷提高污水處理技術(shù)水平，以便能夠更好的處理成分復(fù)雜的污水，改善人們的生存環(huán)境，為我國生態(tài)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，微塑料已經(jīng)成為污水處理的關(guān)注焦點(diǎn)，由于微塑料的危害性較大，并且我國在這方面的研究較少，很多方面較為薄弱，為了提高污水中微塑料的處理成效，科研人員應(yīng)綜合分析微塑料的影響范圍以產(chǎn)生原因，從根源上控制微塑料的產(chǎn)生，營造健康的生態(tài)環(huán)境，不斷提高污水處理廠的綜合效益，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境的協(xié)同發(fā)展。