水中新污染物的種類、分布與處理方法

收稿日期：2023-11-07

作者簡介：王沛（1992—），女，山東青島人，碩士，工程師。研究方向：環境監測。

摘要：近年來，人們一直在研究各種新污染物，它們主要來自藥品、個人護理產品、激素和化肥行業。大多數新出現的污染物沒有標準化的指導方針，即使濃度較低，也可能對人類和生態環境產生不利影響。現階段，國際廣泛關注的新污染物主要有環境內分泌干擾物、持久性有機污染物、抗生素和微塑料。本文結合新污染物的種類和分布，綜述水中新污染物的處理方法，以有效去除水中新污染物，保護生態環境。

關鍵詞：新污染物；種類；空間分布；處理方法

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）01-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.031

Types， distribution， and treatment methods of new pollutants in water

WANG Pei， ZHANG Xin

（Qingdao Research Academy of Environmental Sciences， Qingdao 266011， China）

Abstract： In recent years， people have been studying various new pollutants， mainly from the pharmaceutical， personal care products， hormone， and fertilizer industries. Most newly emerging pollutants do not have standardized guidelines， and even at low concentrations， they may have adverse effects on humans and the ecological environment. At present， the new pollutants that are widely concerned internationally mainly include environmental endocrine disruptors， persistent organic pollutants， antibiotics， and microplastics. Based on the types and distribution of new pollutants， this paper reviews the treatment methods for new pollutants in water， in order to effectively remove them and protect the ecological environment.

Keywords： new pollutants; type; spatial distribution; treatment method

新污染物也被稱為新興關注污染物，是目前沒有納入管理或現有管理措施不足而排放到環境中的有毒有害物質。它不僅具有生物毒性，還具有環境持久性和生物累積性，對生態環境與人體健康構成較大風險，但現階段尚未被有效監管[1-3]，與傳統已經被監管的污染物相比，其相對較新。新污染物主要是有機化合物，一般由人類活動產生，存在于藥品、護理產品、激素、食品類添加劑、農藥、增塑劑、木材防腐劑、洗滌劑、消毒劑、表面活性劑和阻燃劑等產品中。現階段，國際廣泛關注的新污染物主要是環境內分泌干擾物（EEDs）、持久性有機污染物（POPs）、抗生素和微塑料[4-7]。研究表明，新污染物分布在世界各地，特別是水生環境。在我國，新污染物主要集中在長江三角洲、珠江三角洲、京津冀地區等經濟發達地區，表現出種類多、濃度高的特點。從全國分布來看，新污染物濃度由西向東增加，沿海地區污染物種類多于中部和西部地區[8-10]。近年來，國家高度重視新污染物的預防和控制，這就需要研究和探索有效、經濟的治理方法。

1 新污染物種類

與傳統污染物相比，新污染物具有多個顯著特點。它通常由復合物質或混合物質組成，而不是單一物質，這使得新污染物的毒性變得更加復雜和難以評估；它具有復雜結構、高穩定性、生物積累性和持續性，降解周期長，生物降解性很低；濃度低，分布廣泛，排放源多，使用場景和方法非常多樣，因此很難獲得完整準確的監測數據；監管水平非常低，治理困難，人體健康風險很高。新污染物可能會對人體健康造成很大的威脅。由于生物機制的復雜性，新污染物可能是癌癥、內分泌疾病、神經系統紊亂等疾病的誘因[11-13]。目前，新污染物主要分為4類。

1.1 環境內分泌干擾物

環境內分泌干擾物是一種影響生物內分泌系統功能的化學物質，代表性物質有多溴二苯醚、鄰苯二甲酸酯等，可以模擬或阻斷動物的內分泌系統。這些化學物質可以來自日常用品、食品、水源及幾乎所有的工業過程，如塑料制品、農藥、個人護理產品、石油產品和電子設備等。環境內分泌干擾物質對動物健康造成重大損害，影響肌肉發育、免疫、內分泌、神經和生殖系統，動物的肝臟、肺、腎臟、胰臟和心血管系統受到損害。

1.2 持久性有機污染物

持久性有機污染物是一類有機化合物，具有高毒性、生物累積性和長距離運輸性。它包括多種有機污染物質，典型物質有多氟化合物、中短鏈氯代烴、多氯聯苯等。持久性有機污染物具有很高的生物蓄積能力，在整個食物鏈中累積，最終影響整個生態系統的平衡。它們可能會使許多動物和植物的類群減少，甚至消失。許多持久性有機污染物具有水溶性，因此會被排放到水源地。這些污染物污染飲用水，消耗水資源，影響安全。持久性有機污染物在農業生產過程中容易殘留在食物中，它們可能降低糧食質量，進一步影響作物選擇和農業生產。

1.3 抗生素

抗生素是一類可以殺死或防止細菌繁殖的藥物。抗生素被廣泛應用于醫療和衛生領域，可治療許多細菌感染疾病，如肺炎、尿路感染等。但是，在農業和醫療等領域，抗生素被濫用。它們可以通過糞便和尿液從河流、湖泊、地下水等水源排放到環境中。這些抗生素很難用傳統的廢水處理方法完全去除。此外，抗生素還可以進入動植物和土壤系統，對生態系統造成影響。

1.4 微塑料

微塑料是直徑小于5 mm的塑料顆粒，廣泛存在于海洋、淡水、土壤等自然環境。微塑料來自人類日常活動和工業生產，包括清潔過程中產生的纖維、塑料廢料、化妝品和清潔劑等消費產品中的小塑料顆粒。微塑料被小型海洋和淡水生物攝取或吸入，威脅這些生物的生長和繁殖，影響所有生態系統的平衡，有危及生物多樣性的可能性。人類也可能吸入和攝取含有微塑料的食物，特別是魚類和貝類。

2 新污染物分布

出現新污染物的位置主要集中在長江三角洲、珠江三角洲、京津冀地區等經濟發達地區，這些地點出現的新污染物濃度高且種類多。從全國來看，新污染物濃度普遍呈現由西向東增加的分布特征，沿海地區新污染物比中西部地區多。

新污染物包括內分泌紊亂物質、持久性有機污染物和微塑料等，它們的分布特點各不相同。內分泌紊亂物質主要在沿海、中部地區發現，以京津冀地區、渤海、大連市密度最大。目前發現的持久性有機污染物主要集中在中部、西南部和北部地區。微塑料主要出現在東南沿海地區，最大濃度出現在廣州市的珠江沿岸。

3 水中新污染物的處理技術

3.1 吸附法

吸附法是分離和稀釋污染物的有效技術之一，它也為吸附劑的再生利用提供途徑。雖然吸附法不是一種去除污染物的新方法，但它顯然是全球最偉大的技術之一。由于其操作簡單，使用靈活，對有害化學物質無影響，吸附法被認為是有效和可靠的廢水處理方法[14-16]。各種吸附劑正被用于去除水中的新污染物，包括活性炭、改性生物炭、納米吸附劑（如碳納米管和石墨烯）、復合吸附劑等。吸附劑成分包括沸石、礦物、有機碳框架、活性炭、生物炭、碳納米管、活性炭復合材料、聚合物和黏土介孔納米復合材料。不同的納米復合材料被用作吸附劑來吸收工業廢水中的新污染物。非特異性散射連接是活性炭去除抗生素和其他有機化合物的常用方法。此外，離子或極化抗生素可通過其與活性炭表面電荷基團的靜電接觸提取。活性炭吸附將消除水中許多疏水和帶電的藥品。利用天然黏土作為吸附劑，對新出現的阿莫西林、甲氧芐啶等污染物進行去除。廉價和易于使用的吸附劑使吸附法成為處理廢水的可行選擇。

3.2 膜技術

傳統的廢水處理方法不能有效消除新污染物，如活性污泥法、混凝法、絮凝法和砂濾法。因此，要創新廢水處理工藝，如活性炭吸附和膜分離。膜處理包括納濾和反滲透，可以用于去除水中的新污染物。電滲析逆轉是電離新污染物的關鍵障礙[17-18]。納米過濾膜可以通過3種途徑去除藥物，即吸附、靜電排斥和篩分。它是處理各種新污染物的可行替代方案。

3.3 高級氧化法

高級氧化法是一種消除水中新污染物的新型方法，與傳統技術相比，優點突出。該方法可以降解水中新污染物，可以單獨使用，也可以與其他方法合用。生物處理之前或之后可以引入高級氧化法，新污染物去除率可超過80%。高級氧化法利用羥基自由基氧化有機化合物，但它不是特異性催化劑。高級氧化法可用于處理廢水，消除磺胺甲惡唑、雙氯芬酸和卡馬西平等新污染物。高級氧化法比傳統處理方法有效，新污染物可以通過臭氧氧化和光催化氧化來降解。

3.4 人工濕地法

人工濕地是一種低成本的廢水處理方案，可以減少或消除水中的新污染物。人工濕地對新污染物的去除效果取決于濕地設計，它是一種非常穩定的生態處理技術，用于處理和回收污水。人工濕地對新污染物的去除率非常高，超過80%。作為清潔廢水處理方法，人工濕地具有巨大的市場前景，可用于去除卡馬西平等新污染物。

4 結語

新污染物種類繁多，空間分布廣泛，潛在環境風險高，其處理方法有吸附法、膜技術、高級氧化法和人工濕地法。當前，要重視新污染物的預防和控制，研發經濟、有效的水處理方法，從而去除水中新污染物，消除其對人體健康和生態環境的威脅。

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