水體環(huán)境中新污染物的污染現(xiàn)狀及處理方法研究

崔后金

（安徽省滁州市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，安徽 滁州 239000）

引言

在過(guò)去幾十年里，由于氣候變化、人口增長(zhǎng)和工業(yè)化，人類(lèi)對(duì)水資源的需求不斷增長(zhǎng)，因此需要對(duì)廢水進(jìn)行再生處理及回用，而廢水中微量有機(jī)污染物如新污染物的存在是水資源循環(huán)利用的主要挑戰(zhàn)?！靶挛廴疚铩敝饕侵改壳皼](méi)有法規(guī)要求監(jiān)測(cè)，或公開(kāi)報(bào)告其在供水或廢水中存在的污染物，其在水體中的濃度從1 ng/L到100 ng/L不等[1]。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的新污染物主要包括國(guó)際公約管控的持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、未經(jīng)授權(quán)和不受監(jiān)管的抗生素等。

當(dāng)新污染物出現(xiàn)在水體環(huán)境時(shí)，即使?jié)舛容^低，也可能由于其潛在的毒性，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，并最終通過(guò)食物鏈等途徑對(duì)人類(lèi)形成健康風(fēng)險(xiǎn)。大部分新污染物的持久性、累積性、遷移性特征明顯，能在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，治理難度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)污染物。因此，推進(jìn)水中新污染物處理方法的深入研究，對(duì)制定相關(guān)完善新污染物的污染控制技術(shù)規(guī)范、貫徹新時(shí)代生態(tài)文明的發(fā)展理念具有非常重要的意義。

1 新污染物的種類(lèi)及來(lái)源

1.1 制藥行業(yè)

藥物污染已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境中的一個(gè)重要問(wèn)題。藥物進(jìn)入水體的主要途徑包括生活廢水和工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放，以及剩余藥物的不當(dāng)傾倒等行為。這些行為導(dǎo)致許多新型污染物中的藥物被檢測(cè)到，其中包括抗生素、退熱藥、鎮(zhèn)痛藥、降脂藥和興奮劑等。通常情況下，地表水中的藥物污染物劑量非常小，僅達(dá)到微克級(jí)/升（μg/L）的水平，而在地下水中，能觀察到的藥物污染物濃度就更加有限，僅為納克級(jí)/升（ng/L）。例如，作為消毒噴霧主要成分的三氯生抗生素，在使用時(shí)濃度通常為0.05%～0.3%[2]，但在水環(huán)境中的檢出濃度則從納克級(jí)/升到微克級(jí)/升不等。此外，在農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)等生產(chǎn)過(guò)程中，一些有機(jī)或無(wú)機(jī)激素藥物可能會(huì)通過(guò)土壤滲透到地下水中，因此很難被完全去除，從而進(jìn)一步增加了地下水中藥物污染物的存在。藥物污染對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康構(gòu)成了潛在風(fēng)險(xiǎn)。盡管藥物污染物的濃度較低，但其具有潛在的毒性和生態(tài)效應(yīng)。長(zhǎng)期暴露于這些藥物環(huán)境中，可能導(dǎo)致人體對(duì)抗生素耐藥性的增加、生物多樣性減少以及對(duì)水生生物的損害等問(wèn)題。

1.2 個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品制造業(yè)

個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?，包括化妝品、護(hù)膚品、清潔產(chǎn)品和香水等。然而，這些產(chǎn)品可能含有一些潛在的新型污染物，對(duì)環(huán)境和公眾健康造成了嚴(yán)重危害。其中，紫外線(xiàn)吸收劑是一類(lèi)常見(jiàn)的污染物，用于防曬產(chǎn)品中。由于紫外線(xiàn)吸收劑可能被釋放到水體中，從而對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，并且可能導(dǎo)致珊瑚礁的白化現(xiàn)象。另一個(gè)潛在問(wèn)題是微塑料，這些微小顆粒主要出現(xiàn)在護(hù)膚品和清潔產(chǎn)品中。微塑料具有滯留性，并且很難被過(guò)濾掉，因此會(huì)進(jìn)入水體并對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性影響。例如，魚(yú)類(lèi)可能會(huì)誤食這些微塑料，從而影響整個(gè)食物鏈。此外，一些香精污染物，如妥納利酯和防腐劑污染物如鄰苯二甲酸二乙酯也可能存在于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中。這些化學(xué)物質(zhì)具有生物活性，并且可以在環(huán)境中滯留和生物累積，從而對(duì)水生生物和生態(tài)系統(tǒng)造成潛在危害。由于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品主要是外部使用，因此這些污染物進(jìn)入水體的可能性極大地增加。當(dāng)我們洗臉、沐浴或使用其他清潔產(chǎn)品時(shí)，這些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)隨著水流進(jìn)入排水系統(tǒng)，最終進(jìn)入自然水源。

1.3 農(nóng)藥制造業(yè)

農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用，通常被分為殺蟲(chóng)劑、殺真菌劑、除草劑和殺菌劑四類(lèi)。然而，這些農(nóng)藥的使用也帶來(lái)了潛在的環(huán)境污染問(wèn)題。當(dāng)農(nóng)藥施用后，可能通過(guò)徑流進(jìn)入水生態(tài)系統(tǒng)，如湖泊、海洋等，并根據(jù)其溶解度在生物、植被或沉積物中進(jìn)行生物積累。一旦新型污染物進(jìn)入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，就會(huì)通過(guò)多種遷移機(jī)制在環(huán)境中傳播。首先，一些農(nóng)藥物質(zhì)可能與土壤碎屑結(jié)合，附著在土壤顆粒上，并隨著水流的運(yùn)動(dòng)進(jìn)入水體中。其次，一些農(nóng)藥物質(zhì)可能被農(nóng)作物的根系吸收，然后通過(guò)植物組織進(jìn)入食物鏈中。此外，一些農(nóng)藥物質(zhì)具有較高的溶解度，可能溶解到地下水中，并通過(guò)地下水位移進(jìn)入地表水中。另外，一些農(nóng)藥物質(zhì)還可能由于降水和灌溉水的作用，被帶到地表水體中[3]。六氯環(huán)己烷和二氯二苯基三氯乙烷（DDT）是使用頻率最高的殺蟲(chóng)劑，這兩種化合物占?xì)⑾x(chóng)劑總使用量的67%。然而，由于這些化合物具有長(zhǎng)期存在性和生物累積性，因而對(duì)環(huán)境和生物形成潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外，還有一些常見(jiàn)的農(nóng)藥物質(zhì)，如磷酸氫鹽、甲基對(duì)硫磷和阿特拉津等，也在被人們廣泛地使用。這些化合物的使用可能對(duì)土壤、水體和生物多樣性產(chǎn)生不利影響。

1.4 其他來(lái)源

除了個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和農(nóng)藥外，還有其他來(lái)源的新型污染物可能存在于環(huán)境中，包括表面活性劑和食品添加劑。表面活性劑是一類(lèi)廣泛應(yīng)用于家用和商用清潔劑、油漆涂料等產(chǎn)品中的化學(xué)物質(zhì)。常見(jiàn)的表面活性劑包括線(xiàn)性烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和烷基酚乙氧基酸鹽等。這些化合物可以在地表水體中產(chǎn)生起泡現(xiàn)象，并且還具有吸附進(jìn)入水生生物細(xì)胞膜的能力。部分用于制造表面活性劑的低分子化合物往往難以被分解，因此會(huì)在自然環(huán)境中長(zhǎng)期存在。食品添加劑也是可能產(chǎn)生新型污染物的源頭之一。糖替代品如安賽蜜、三氯蔗糖以及食品防腐劑如檸檬酸三乙酯都是常見(jiàn)的食品添加劑，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)食品的生產(chǎn)過(guò)程中。此外，其他常見(jiàn)的食品添加劑還包括桉檸檬醛、苯乙醇、三乙酸、薄荷醇和松油醇等。這些食品添加劑可能會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中殘留在食品中，并進(jìn)入人體。這些新型污染物對(duì)環(huán)境和公眾健康可能產(chǎn)生一系列影響。表面活性劑的存在可能導(dǎo)致水體產(chǎn)生起泡現(xiàn)象，從而破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。部分表面活性劑還具有生物毒性，對(duì)水生生物造成潛在危害。食品添加劑的使用可能增加了人們對(duì)化學(xué)物質(zhì)的攝入，長(zhǎng)期暴露可能會(huì)對(duì)健康造成不利影響。

2 新污染物的危害

2.1 對(duì)人類(lèi)健康的危害

人類(lèi)接觸一些新污染物，可能會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生不利影響。例如，長(zhǎng)期職業(yè)暴露下農(nóng)藥毒性會(huì)顯著影響人的內(nèi)分泌周期，導(dǎo)致基因毒性和激素功能紊亂，干擾細(xì)胞遺傳學(xué)并誘導(dǎo)致癌；四溴聯(lián)苯醚可引起內(nèi)分泌紊亂、激素失衡、細(xì)胞內(nèi)DNA和線(xiàn)粒體受損；五溴二苯醚及六溴二苯醚可引起神經(jīng)發(fā)育及線(xiàn)粒體損傷；十溴聯(lián)苯醚具有致癌性，可能影響甲狀腺功能、腦形成和整體生長(zhǎng)[4]。此外，香料中使用的麝香二甲苯已被證明在接觸過(guò)量的大鼠細(xì)菌基因組中具有潛在的致癌性，也可能導(dǎo)致腦損傷。

2.2 對(duì)其他環(huán)境生物造成的危害

新污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的其他生物也具有嚴(yán)重的危害性。溴化二噁英、多氯化萘和呋喃會(huì)誘發(fā)牲畜幼體畸形，持續(xù)過(guò)量接觸還會(huì)損害牲畜的生殖發(fā)育、免疫和激素系統(tǒng)；高氯酸鹽主要影響哺乳動(dòng)物大腦和甲狀腺的發(fā)育，在較低濃度下也是如此。此外對(duì)于海洋生物，全氟化合物可阻礙水生生物氧化代謝外膜輸送蛋白的生長(zhǎng)；烷基酚會(huì)影響海洋動(dòng)物的雌激素分泌；硝基麝香和多環(huán)麝香物質(zhì)對(duì)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)特定載體蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞膜抗性檢測(cè)系統(tǒng)具有長(zhǎng)期的抑制作用；在魚(yú)類(lèi)體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了三氯生的分解成分甲基三氯生，通常富集在其脂肪細(xì)胞中[5]。

3 水體中新污染物處理技術(shù)

3.1 吸附法

由于吸附法操作簡(jiǎn)單，使用靈活，被認(rèn)為是最有效和可靠的廢水處理方法之一。水污染吸附技術(shù)是一種常見(jiàn)的水處理技術(shù)，是利用吸附劑的吸附作用去除水中的污染物。目前研究已經(jīng)證明，各種吸附劑包括活性炭、改性生物炭、納米吸附劑以及粘土介孔納米復(fù)合材料等均可以去除廢水中的不同新污染物?；钚蕴靠捎糜谌コ杷驇щ姷乃幬镂廴疚?，非特異性散射連接（如物質(zhì)間的范德華相互作用）是活性炭去除抗生素和其他有機(jī)化合物的常用方法，離子或極化抗生素可通過(guò)與活性炭表面電荷基團(tuán)的靜電接觸而被提取分離。此外，塊狀生物炭對(duì)污染物的去除率比粉末狀活性炭高出約5%～30%，這可能與其比表面積和生物炭孔徑的增加有關(guān)。天然材料如粘土可實(shí)現(xiàn)對(duì)阿莫西林、甲氧芐啶等污染物的去除；沸石可用于去除恩諾沙星、氟喹諾酮。吸附劑廉價(jià)且使用簡(jiǎn)便，膽在選擇時(shí)應(yīng)考慮到污染物的徹底去除及吸附劑材料的脫附、更換問(wèn)題。

3.2 膜吸附技術(shù)

膜吸附技術(shù)是一種利用膜材料的吸附作用去除水中污染物的技術(shù)。其原理是利用膜材料的多孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，將水中污染物吸附在膜材料表面或孔道內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的去除。膜處理技術(shù)，特別是納米過(guò)濾和反滲透工藝，能夠達(dá)到從受污染的地表水中提取飲用水或?qū)︼嬘盟M(jìn)行循環(huán)利用的目的。納米過(guò)濾膜可通過(guò)吸附、靜電排斥和篩分三種原理去除藥物類(lèi)新污染物。通過(guò)生物反應(yīng)器膜與反滲透技術(shù)聯(lián)用，可以靶向去除99%以上的藥物類(lèi)新污染物。此外，還有許多膜工藝具有去除新污染物的能力，但尚未大規(guī)模實(shí)施，包括正滲透、膜蒸餾和膜電滲析工藝等。據(jù)報(bào)道，將正滲透與反滲透技術(shù)組合用于污水處理，可使新污染物的去除率達(dá)到99%。另有研究指出，將膜蒸餾與酶生物反應(yīng)器相結(jié)合，能夠檢測(cè)到約90～99%的13種酚類(lèi)和17種非酚類(lèi)有害化學(xué)物質(zhì)衰變。該技術(shù)具有處理效率高、操作簡(jiǎn)便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可用于去除水中的有機(jī)物、重金屬、離子等污染物，從而提高水的質(zhì)量。

3.3 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)具有反應(yīng)速度快、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污染物徹底清除等優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)主要包括芬頓氧化、臭氧氧化、光催化和電催化等方法。氧化降解法可以通過(guò)與氧化劑直接反應(yīng)或通過(guò)產(chǎn)生自由基（如·OH）而發(fā)生?！H是一種強(qiáng)氧化劑，可氧化有機(jī)污染物且不具有特異性。去乙基拉嗪、磺胺甲惡唑、卡馬西平等新污染物能夠通過(guò)紫外/氯高級(jí)氧化工藝去除。而抗生素、消炎藥、降低膽固醇的他汀類(lèi)藥物等物質(zhì)通常是利用臭氧高級(jí)氧化工藝進(jìn)行有效地去除。電催化氧化還可與納米過(guò)濾技術(shù)聯(lián)用，污染物的去除率可達(dá)90%以上。高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)成分復(fù)雜的新污染物廢水也具有較好的去除效果。例如，通過(guò)好氧生物降解工藝與太陽(yáng)能光催化高級(jí)氧化技術(shù)的聯(lián)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)藥廢水中九種藥物污染物的高效去除。高級(jí)氧化技術(shù)去除或降解污染物比傳統(tǒng)處理方法更加徹底和有效，也可以通過(guò)與生物法等不同技術(shù)的組合提高新污染物去除效率。

3.4 人工濕地

人工濕地用于深度處理經(jīng)污水處理廠處理后排放的尾水，去除水體中多種新污染物，尤其是對(duì)藥品和個(gè)人護(hù)理用品的去除率超過(guò)了80%，是一種模擬自然濕地的生態(tài)處理系統(tǒng)，通過(guò)利用濕地植物、微生物和土壤等自然生態(tài)要素，對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。有研究表明，在影響濕地性能的各種變量中，新污染物的去除率取決于氧氣和吸附劑之間的相互作用。通過(guò)進(jìn)一步測(cè)試安裝有各種大型植物（如蘆葦和香蒲）的垂直流人工濕地對(duì)撲熱息痛的去除效果，發(fā)現(xiàn)最大去除率可達(dá)到99.9%。所以可以認(rèn)為，人工濕地作為去除新污染物的處理方法具有廣闊前景。

4 結(jié)論

新污染物的主要來(lái)源是日常生活中無(wú)法避免的藥品、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和農(nóng)藥等，即使?jié)舛容^低，也可能對(duì)人類(lèi)和其他生物產(chǎn)生不利影響。所以通過(guò)吸附法、膜吸附法、高級(jí)氧化法和人工濕地等處理技術(shù)處理新污染物，或?qū)⒉煌幚砑夹g(shù)聯(lián)用以及開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的新污染物去除方法，將對(duì)人類(lèi)健康和自然生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用。