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治理新興污染物:清華研究顯示納米陶瓷濾膜深度處理城市污水

人類胎盤中發(fā)現(xiàn)微塑料顆粒,二甲雙胍的自來(lái)水消毒副產(chǎn)物具有潛在公共衛(wèi)生安全危害……近來(lái)的一些報(bào)道表明,新興污染物越來(lái)越醒目地出現(xiàn)在我們身邊。

 

近日,清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院教授張錫輝團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《有害物質(zhì)雜志》的研究發(fā)現(xiàn),常規(guī)污水處理廠出水中,部分新興污染物濃度過(guò)高,該研究同時(shí)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(xué)術(shù)界認(rèn)為,新興污染物通常指環(huán)境中新出現(xiàn)或新近引起關(guān)注的、尚未列入常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康具有危害或潛在風(fēng)險(xiǎn)的化學(xué)或生物污染物。

 

“其特點(diǎn)主要是‘新’和‘多’?!敝锌圃撼鞘协h(huán)境研究所研究員孫倩告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》,“新”不僅指新合成、新應(yīng)用的物質(zhì),也指新技術(shù)、更靈敏的設(shè)備檢出和發(fā)現(xiàn)的污染物。因?yàn)樾拢藗儗?duì)其在環(huán)境中的污染水平、分布特征、遷移規(guī)律、轉(zhuǎn)化機(jī)制、生物毒性、生態(tài)效應(yīng)和處理技術(shù)等的認(rèn)識(shí)尚不充分?!岸唷眲t體現(xiàn)在其覆蓋了種類繁多的物質(zhì)。新興污染物是個(gè)統(tǒng)稱,其包括環(huán)境內(nèi)分泌干擾物、藥品與個(gè)人護(hù)理用品、全氟類化合物等有機(jī)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(tài)效應(yīng),近年來(lái)備受關(guān)注??偟膩?lái)說(shuō),新興污染物的種類繁多、結(jié)構(gòu)各異,其在環(huán)境中的行為各異,有的容易經(jīng)由生物降解、光解和/或水解等過(guò)程自然衰減,也有的性質(zhì)穩(wěn)定,可長(zhǎng)期存在于環(huán)境中,造成持續(xù)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(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵類群?!睂O倩說(shuō)。

 

“根據(jù)目前的科研數(shù)據(jù)和報(bào)道,類似污染確實(shí)越來(lái)越多?!蔽骱髮W(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員吳連鋒對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō),“比如,被廣泛推崇為萬(wàn)能神藥的二甲雙胍使用量日益增加,它經(jīng)人體代謝后排入大自然或水系,它在自來(lái)水消毒過(guò)程中的含氮副產(chǎn)物具有潛在公共衛(wèi)生危害,但這些都還沒有引起廣泛關(guān)注。”

 

常規(guī)技術(shù)去除效率低

 

“城市污水中的新興污染物主要有兩類,一是環(huán)境激素類物質(zhì),例如雙酚a和炔雌醇,二是抗生素類物質(zhì),例如磺胺類抗生素?!睆堝a輝對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō),“前者會(huì)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(yè)、電子行業(yè),因此在水里分布很廣,濃度也比較高。”

 

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

 

張錫輝團(tuán)隊(duì)的研究表明,城市污水中,京津冀地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)和珠三角地區(qū)污染最嚴(yán)重。

 

“我們現(xiàn)在陷入一個(gè)‘死循環(huán)’中。”張錫輝說(shuō),“人們服藥后,一些成分經(jīng)代謝排出人體,進(jìn)入污水廠,如果污水處理廠不能妥善處理,最后又排進(jìn)河流,匯入水庫(kù),再進(jìn)入城市自來(lái)水供水系統(tǒng)。如果ee2達(dá)到0.2納克/升,就會(huì)有生物毒理效應(yīng)出現(xiàn),現(xiàn)在有的污水廠ee2已經(jīng)達(dá)到400多納克/升,這個(gè)是相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。”

 

據(jù)張錫輝介紹,污水處理通常分三個(gè)階段,一是去除導(dǎo)致水體黑臭的物質(zhì);二是脫氮除磷(導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)),達(dá)到三、四類水標(biāo)準(zhǔn);三是像歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家一樣,出臺(tái)針對(duì)新興污染物的標(biāo)準(zhǔn),在標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下進(jìn)行污水處理升級(jí)改造,去除痕量新興污染物。

 

“我國(guó)學(xué)者在這方面的關(guān)注比較早,研究非常多。但相對(duì)來(lái)說(shuō),技術(shù)和應(yīng)用方面研究較少?!睆堝a輝說(shuō),“一是目前我國(guó)大部分污水處理廠的主要目標(biāo)是脫氮除磷,解決水體富養(yǎng)化問(wèn)題。二是我們還沒有出臺(tái)相應(yīng)的控制新興污染物的標(biāo)準(zhǔn),污水處理廠缺乏改造升級(jí)的動(dòng)力?!?/p>

 

多數(shù)污水處理廠主要面向常規(guī)污染物,所采用的技術(shù)對(duì)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?yàn)樾屡d污染物濃度極低,約是常規(guī)污染物濃度的百萬(wàn)分之一,兩者完全“不是一個(gè)量級(jí)的”。

 

新技術(shù)應(yīng)對(duì)新興污染物

 

在最新發(fā)布的論文中,張錫輝團(tuán)隊(duì)提出一種使用納米陶瓷濾膜對(duì)城市污水進(jìn)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(jí)的污染物,其效率可以達(dá)到99%以上?!睆堝a輝說(shuō),“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(duì)新興污染物的認(rèn)知有限,相關(guān)研究仍需進(jìn)一步深入?!睂O倩則建議發(fā)展高通量的檢測(cè)技術(shù),加強(qiáng)新興污染物監(jiān)測(cè)力度和普查水平,提升對(duì)環(huán)境中新興污染物的污染現(xiàn)狀和環(huán)境行為的認(rèn)知;系統(tǒng)評(píng)估痕量污染物及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的生物毒性和生態(tài)效應(yīng),識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)。同時(shí)開展前瞻性科研,發(fā)展和儲(chǔ)備高效控制新興污染物的技術(shù)和工藝,有效控制新興污染物的效應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)。

 

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)

  更多精彩資訊,可關(guān)注北京國(guó)際水處理展覽會(huì)(簡(jiǎn)稱:北京水展)。北京水展是華北地區(qū)超大規(guī)模的水處理商貿(mào)交流平臺(tái)。坐擁2.2萬(wàn)平米展示面積的北京水展由凈水、環(huán)保水處理、膜與水處理、水環(huán)境綜合治理、泵管閥、儀器儀表、空氣凈化及新風(fēng)7大主題展區(qū)組成,2025年預(yù)計(jì)將匯聚600多參展企業(yè)和超過(guò)1.5萬(wàn)件展品,更吸引逾2萬(wàn)多名專業(yè)觀眾。

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