水體環境中新污染物的污染現狀及處理方法研究

崔后金

（安徽省滁州市生態環境保護綜合行政執法支隊，安徽 滁州 239000）

引言

在過去幾十年里，由于氣候變化、人口增長和工業化，人類對水資源的需求不斷增長，因此需要對廢水進行再生處理及回用，而廢水中微量有機污染物如新污染物的存在是水資源循環利用的主要挑戰。“新污染物”主要是指目前沒有法規要求監測，或公開報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，國內外廣泛關注的新污染物主要包括國際公約管控的持久性有機污染物、內分泌干擾物、未經授權和不受監管的抗生素等。

當新污染物出現在水體環境時，即使濃度較低，也可能由于其潛在的毒性，對水生態系統產生不利影響，并最終通過食物鏈等途徑對人類形成健康風險。大部分新污染物的持久性、累積性、遷移性特征明顯，能在環境中長期存在，治理難度遠超傳統污染物。因此，推進水中新污染物處理方法的深入研究，對制定相關完善新污染物的污染控制技術規范、貫徹新時代生態文明的發展理念具有非常重要的意義。

1 新污染物的種類及來源

1.1 制藥行業

藥物污染已經成為當今環境中的一個重要問題。藥物進入水體的主要途徑包括生活廢水和工業生產廢水的排放，以及剩余藥物的不當傾倒等行為。這些行為導致許多新型污染物中的藥物被檢測到，其中包括抗生素、退熱藥、鎮痛藥、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，僅達到微克級/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/升（ng/L）。例如，作為消毒噴霧主要成分的三氯生抗生素，在使用時濃度通常為0.05%～0.3%[2]，但在水環境中的檢出濃度則從納克級/升到微克級/升不等。此外，在農業和畜牧業等生產過程中，一些有機或無機激素藥物可能會通過土壤滲透到地下水中，因此很難被完全去除，從而進一步增加了地下水中藥物污染物的存在。藥物污染對水體生態系統和人類健康構成了潛在風險。盡管藥物污染物的濃度較低，但其具有潛在的毒性和生態效應。長期暴露于這些藥物環境中，可能導致人體對抗生素耐藥性的增加、生物多樣性減少以及對水生生物的損害等問題。

1.2 個人護理產品制造業

個人護理產品是我們日常生活中必不可少的一部分，包括化妝品、護膚品、清潔產品和香水等。然而，這些產品可能含有一些潛在的新型污染物，對環境和公眾健康造成了嚴重危害。其中，紫外線吸收劑是一類常見的污染物，用于防曬產品中。由于紫外線吸收劑可能被釋放到水體中，從而對海洋生態系統產生負面影響，并且可能導致珊瑚礁的白化現象。另一個潛在問題是微塑料，這些微小顆粒主要出現在護膚品和清潔產品中。微塑料具有滯留性，并且很難被過濾掉，因此會進入水體并對水生生物產生毒性影響。例如，魚類可能會誤食這些微塑料，從而影響整個食物鏈。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人護理產品中。這些化學物質具有生物活性，并且可以在環境中滯留和生物累積，從而對水生生物和生態系統造成潛在危害。由于個人護理產品主要是外部使用，因此這些污染物進入水體的可能性極大地增加。當我們洗臉、沐浴或使用其他清潔產品時，這些化學物質可能會隨著水流進入排水系統，最終進入自然水源。

1.3 農藥制造業

農藥在農業生產中起著重要作用，通常被分為殺蟲劑、殺真菌劑、除草劑和殺菌劑四類。然而，這些農藥的使用也帶來了潛在的環境污染問題。當農藥施用后，可能通過徑流進入水生態系統，如湖泊、海洋等，并根據其溶解度在生物、植被或沉積物中進行生物積累。一旦新型污染物進入農業生態系統，就會通過多種遷移機制在環境中傳播。首先，一些農藥物質可能與土壤碎屑結合，附著在土壤顆粒上，并隨著水流的運動進入水體中。其次，一些農藥物質可能被農作物的根系吸收，然后通過植物組織進入食物鏈中。此外，一些農藥物質具有較高的溶解度，可能溶解到地下水中，并通過地下水位移進入地表水中。另外，一些農藥物質還可能由于降水和灌溉水的作用，被帶到地表水體中[3]。六氯環己烷和二氯二苯基三氯乙烷（DDT）是使用頻率最高的殺蟲劑，這兩種化合物占殺蟲劑總使用量的67%。然而，由于這些化合物具有長期存在性和生物累積性，因而對環境和生物形成潛在風險。此外，還有一些常見的農藥物質，如磷酸氫鹽、甲基對硫磷和阿特拉津等，也在被人們廣泛地使用。這些化合物的使用可能對土壤、水體和生物多樣性產生不利影響。

1.4 其他來源

除了個人護理產品和農藥外，還有其他來源的新型污染物可能存在于環境中，包括表面活性劑和食品添加劑。表面活性劑是一類廣泛應用于家用和商用清潔劑、油漆涂料等產品中的化學物質。常見的表面活性劑包括線性烷基苯磺酸鹽、木質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生起泡現象，并且還具有吸附進入水生生物細胞膜的能力。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，因此會在自然環境中長期存在。食品添加劑也是可能產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的食品添加劑，廣泛應用于各類食品的生產過程中。此外，其他常見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在生產過程中殘留在食品中，并進入人體。這些新型污染物對環境和公眾健康可能產生一系列影響。表面活性劑的存在可能導致水體產生起泡現象，從而破壞水生生態系統的平衡。部分表面活性劑還具有生物毒性，對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化學物質的攝入，長期暴露可能會對健康造成不利影響。

2 新污染物的危害

2.1 對人類健康的危害

人類接觸一些新污染物，可能會對人類健康產生不利影響。例如，長期職業暴露下農藥毒性會顯著影響人的內分泌周期，導致基因毒性和激素功能紊亂，干擾細胞遺傳學并誘導致癌；四溴聯苯醚可引起內分泌紊亂、激素失衡、細胞內DNA和線粒體受損；五溴二苯醚及六溴二苯醚可引起神經發育及線粒體損傷；十溴聯苯醚具有致癌性，可能影響甲狀腺功能、腦形成和整體生長[4]。此外，香料中使用的麝香二甲苯已被證明在接觸過量的大鼠細菌基因組中具有潛在的致癌性，也可能導致腦損傷。

2.2 對其他環境生物造成的危害

新污染物對生態系統中的其他生物也具有嚴重的危害性。溴化二噁英、多氯化萘和呋喃會誘發牲畜幼體畸形，持續過量接觸還會損害牲畜的生殖發育、免疫和激素系統；高氯酸鹽主要影響哺乳動物大腦和甲狀腺的發育，在較低濃度下也是如此。此外對于海洋生物，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；烷基酚會影響海洋動物的雌激素分泌；硝基麝香和多環麝香物質對海洋無脊椎動物體內特定載體蛋白誘導的細胞膜抗性檢測系統具有長期的抑制作用；在魚類體內也發現了三氯生的分解成分甲基三氯生，通常富集在其脂肪細胞中[5]。

3 水體中新污染物處理技術

3.1 吸附法

由于吸附法操作簡單，使用靈活，被認為是最有效和可靠的廢水處理方法之一。水污染吸附技術是一種常見的水處理技術，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合材料等均可以去除廢水中的不同新污染物。活性炭可用于去除疏水或帶電的藥物污染物，非特異性散射連接（如物質間的范德華相互作用）是活性炭去除抗生素和其他有機化合物的常用方法，離子或極化抗生素可通過與活性炭表面電荷基團的靜電接觸而被提取分離。此外，塊狀生物炭對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。天然材料如粘土可實現對阿莫西林、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。吸附劑廉價且使用簡便，膽在選擇時應考慮到污染物的徹底去除及吸附劑材料的脫附、更換問題。

3.2 膜吸附技術

膜吸附技術是一種利用膜材料的吸附作用去除水中污染物的技術。其原理是利用膜材料的多孔結構和表面化學性質，將水中污染物吸附在膜材料表面或孔道內，從而實現對污染物的去除。膜處理技術，特別是納米過濾和反滲透工藝，能夠達到從受污染的地表水中提取飲用水或對飲用水進行循環利用的目的。納米過濾膜可通過吸附、靜電排斥和篩分三種原理去除藥物類新污染物。通過生物反應器膜與反滲透技術聯用，可以靶向去除99%以上的藥物類新污染物。此外，還有許多膜工藝具有去除新污染物的能力，但尚未大規模實施，包括正滲透、膜蒸餾和膜電滲析工藝等。據報道，將正滲透與反滲透技術組合用于污水處理，可使新污染物的去除率達到99%。另有研究指出，將膜蒸餾與酶生物反應器相結合，能夠檢測到約90～99%的13種酚類和17種非酚類有害化學物質衰變。該技術具有處理效率高、操作簡便、能耗低等優點，因而在水處理領域得到了廣泛的應用，可用于去除水中的有機物、重金屬、離子等污染物，從而提高水的質量。

3.3 高級氧化技術

高級氧化技術具有反應速度快、能夠實現對污染物徹底清除等優勢，該技術主要包括芬頓氧化、臭氧氧化、光催化和電催化等方法。氧化降解法可以通過與氧化劑直接反應或通過產生自由基（如·OH）而發生。·OH是一種強氧化劑，可氧化有機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紫外/氯高級氧化工藝去除。而抗生素、消炎藥、降低膽固醇的他汀類藥物等物質通常是利用臭氧高級氧化工藝進行有效地去除。電催化氧化還可與納米過濾技術聯用，污染物的去除率可達90%以上。高級氧化技術對成分復雜的新污染物廢水也具有較好的去除效果。例如，通過好氧生物降解工藝與太陽能光催化高級氧化技術的聯用，可實現對醫藥廢水中九種藥物污染物的高效去除。高級氧化技術去除或降解污染物比傳統處理方法更加徹底和有效，也可以通過與生物法等不同技術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，尤其是對藥品和個人護理用品的去除率超過了80%，是一種模擬自然濕地的生態處理系統，通過利用濕地植物、微生物和土壤等自然生態要素，對污水進行凈化處理。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。通過進一步測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撲熱息痛的去除效果，發現最大去除率可達到99.9%。所以可以認為，人工濕地作為去除新污染物的處理方法具有廣闊前景。

4 結論

新污染物的主要來源是日常生活中無法避免的藥品、個人護理產品和農藥等，即使濃度較低，也可能對人類和其他生物產生不利影響。所以通過吸附法、膜吸附法、高級氧化法和人工濕地等處理技術處理新污染物，或將不同處理技術聯用以及開發創新的新污染物去除方法，將對人類健康和自然生態系統具有重要作用。