許婧 余麗 李衛(wèi)華 楊厚云 王嶸

摘要：近年來(lái)，水環(huán)境中新污染物檢出頻率和檢出種類(lèi)逐漸增多，新污染物由于來(lái)源廣泛、含量低、環(huán)境持久性和毒性強(qiáng)，對(duì)水生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成極大威脅，且傳統(tǒng)的水處理工藝去除新污染物存在不確定性和不足之處。文章重點(diǎn)介紹了目前國(guó)際上廣泛關(guān)注的水環(huán)境中存在的持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、抗生素和微塑料這四類(lèi)新污染物，綜述了它們的分布特征、危害、遷移歸趨廈去除方法，井從源頭控制、水體監(jiān)測(cè)、提高水處理工藝方面對(duì)新污染物防控進(jìn)行展望，旨在為水體新污染物的控制與去除提供有益參考。

關(guān)鍵詞：新污染物；分布；危害；遷移歸趨；去除技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X522 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

近年來(lái)，隨著人口逐漸增加和工業(yè)的迅速發(fā)展，有毒廢物的傾倒、農(nóng)藥的過(guò)量使用、污泥的隨意排放以及其他危險(xiǎn)化學(xué)品的浪費(fèi)等，對(duì)公眾的健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和人們環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的提高，大量的新污染物在環(huán)境水體中被檢測(cè)出來(lái)。新污染物（Emerging contaminants，ECs）指的是由人類(lèi)活動(dòng)造成的，目前已在環(huán)境中明確存在，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境的，但因其生產(chǎn)使用歷史相對(duì)較短或發(fā)現(xiàn)危害較晚尚無(wú)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定或規(guī)定不完善的所有在生產(chǎn)建設(shè)或者其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染物。由于缺乏針對(duì)這些污染物的嚴(yán)格監(jiān)管，導(dǎo)致廢水處理系統(tǒng)無(wú)法有效地消除這些不同類(lèi)別的新出現(xiàn)的污染物，因此這些化合物被有意或無(wú)意地釋放到水生環(huán)境中，影響整個(gè)水環(huán)境。

隨著《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二0三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》的公布，提出“重視新污染物治理”這一表述。在“十四五”時(shí)期，不斷推進(jìn)新污染物治理取得新進(jìn)展。文章中對(duì)新污染物的分布危害，遷移轉(zhuǎn)化以及去除方式進(jìn)行了總結(jié)和分析，為今后選擇合適的方法來(lái)去除新污染提供一定的理論依據(jù)，并結(jié)合當(dāng)下的去除技術(shù)和情況進(jìn)行展望。

1水環(huán)境中新污染物的分布特征及危害

因新污染物在環(huán)境中的長(zhǎng)期殘留性、生物積累和毒性而受到人們關(guān)注，污染物的來(lái)源非常廣泛，涵蓋至各個(gè)領(lǐng)域，如個(gè)人保健用品，衛(wèi)生保健等。目前國(guó)際上主要關(guān)注的被排放到環(huán)境中的新污染物主要有四大類(lèi)：一是持久性有機(jī)污染物，二是內(nèi)分泌干擾素，三是抗生素，四是微塑料。

1.1持久性有機(jī)污染物（POPs）的分布以及危害

持久性有機(jī)污染物（Persistent organic pollutants，POPs）是一種典型的微污染物，是環(huán)境中不易被降解的化學(xué)物質(zhì)。由于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)這些有害微污染物的利用，它們經(jīng)常在水環(huán)境中積累。持久性有機(jī)污染物在水中分解非常緩慢，因此可以在環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間存在。例如，一些持久性有機(jī)污染物，如艾氏劑、氯丹、二氯二苯三氯乙烷（DDT）、滅蟻靈和毒殺芬被用作殺蟲(chóng)劑。

大多數(shù)持久性有機(jī)污染物為高脂溶性，具有半揮發(fā)性，對(duì)生態(tài)環(huán)境甚至人體造成損害。此外，一些持久性有機(jī)污染物也是水溶性的，如全氟辛烷磺酸等。上述污染物具有生物積累的趨勢(shì)，在生物體內(nèi)代謝緩慢，因此導(dǎo)致這些污染物長(zhǎng)期存在于我們的身體內(nèi)。

1.2內(nèi)分泌干擾物（EDCs）的分布以及危害

內(nèi)分泌干擾物（Endocrine disrupting chenucals，EDCs）是一種新興的毒性物質(zhì)，它被定義為通過(guò)干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)功能對(duì)生物體造成有害健康影響的外源性物質(zhì)或混合物。內(nèi)分泌干擾物通過(guò)多種途徑進(jìn)入水環(huán)境，在靠近海域、湖泊區(qū)域的港口以及工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的內(nèi)分泌干擾物含量比其他地區(qū)都高。此外，運(yùn)輸過(guò)程中工業(yè)廢物和化學(xué)品的意外泄漏威脅著水生環(huán)境和海洋動(dòng)物。

內(nèi)分泌干擾物會(huì)導(dǎo)致某些內(nèi)分泌疾病。即使在微量濃度下，內(nèi)分泌干擾物在水中的持久性也足以引起許多物種的內(nèi)分泌紊亂。因此，在排放前對(duì)廢水中的內(nèi)分泌干擾物進(jìn)行有效管理至關(guān)重要。

1.3抗生素的分布以及危害

抗生素是具有抗菌、抗真菌或抗寄生蟲(chóng)活性的物質(zhì)。一種可能的現(xiàn)代定義假裝把抗生素限定為抑制或消除微生物（如細(xì)菌、真菌或原生動(dòng)物）生長(zhǎng)的化療藥物，是藥品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品（PPCPs）中一種被廣泛研究的類(lèi)別?？股卦诃h(huán)境中僅有部分降解，可在水體中累積，對(duì)生態(tài)和人類(lèi)健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。各種獸用藥和人類(lèi)藥物在制造、處置或代謝排泄過(guò)程中都會(huì)不斷釋放到環(huán)境中。

抗生素不僅在生物體內(nèi)累積，而且在環(huán)境中也廣泛存在。它們即使在低濃度下也具有很高的生物活性，并可對(duì)人類(lèi)和水生生物造成毒性效應(yīng)。王依琳等人研究發(fā)現(xiàn)，即使是低劑量暴露（3.2-1 128.4 ng/L）也會(huì)對(duì)損害正常身體功能產(chǎn)生顯著影響。像抗生素這樣的治療藥物在水環(huán)境中可能會(huì)保留其特性或轉(zhuǎn)化為更有活性的化合物。還有一些非傳統(tǒng)的途徑污染環(huán)境，例如，由于缺乏回收過(guò)期藥物，藥品的循環(huán)利用也可能是阻止這種進(jìn)入環(huán)境途徑的一種可能性。

1.4微塑料的分布以及危害

微塑料（Micro plastics，MPs）是指一種最大尺寸不超過(guò)5毫米的顆粒，是水體和土壤中普遍存在且降解緩慢的污染物。微塑料具有滯留時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性高、破碎潛力大、吸附其他污染物等特點(diǎn)。微塑料主要污染源是家庭污水排放，包括來(lái)自化妝品和清潔產(chǎn)品的聚合物顆粒、用于制造塑料產(chǎn)品的原料以及用于空氣爆破的塑料顆粒或粉末。廢水處理廠(chǎng)也是微塑料釋放的主要來(lái)源，在廢水處理過(guò)程中，大的塑料顆粒被有效地去除，而微塑料往往繞過(guò)處理裝置，從而進(jìn)入并積累在水生環(huán)境中。微塑料的潛在毒性來(lái)自于未反應(yīng)的單體、低聚物和從塑料中泄漏的化學(xué)添加劑，單體和低聚物都能從食品包裝材料中遷移，由于其濃度達(dá)到一定的限度，人體可能通過(guò)不同的途徑吸收。

綜上，人類(lèi)的人為活動(dòng)和其他化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)是產(chǎn)生新污染物的主要原因。大多數(shù)新污染物是為各種用途而生產(chǎn)的，或者是在燃燒和工業(yè)制造過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。目前人們對(duì)新污染物的危害還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，要想更好地監(jiān)測(cè)和控制水環(huán)境中的新污染物，就需要對(duì)其環(huán)境行為做進(jìn)一步研究。

2水環(huán)境中新污染物的遷移歸趨

淡水中的新污染物的影響與陸地環(huán)境高度相關(guān)，當(dāng)河流流經(jīng)城市和城鎮(zhèn)時(shí)，工廠(chǎng)的廢水和其他污水排放到城鎮(zhèn)中。在城市地區(qū)，廢水排放、廢水過(guò)流、雨水排放、亂扔垃圾等排放路徑會(huì)造成河流的污染。另一個(gè)重要的陸地資源是農(nóng)田；化肥、農(nóng)作物保溫用塑料大棚、農(nóng)業(yè)灌溉等導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤中存在大量的新污染物，它們可以通過(guò)雨水和農(nóng)田灌溉徑流流人周?chē)暮恿骱偷乇硭４送?，它們還通過(guò)降雨或滲濾進(jìn)入淡水環(huán)境。最后，含有新污染物的廢水直接用于農(nóng)業(yè)灌溉，導(dǎo)致新污染物在土壤中積累，然后遷移到淡水水體中。同時(shí)，污水處理廠(chǎng)也是不可忽視的來(lái)源之一，一般來(lái)說(shuō)，污水處理廠(chǎng)廢水中新污染物的去除率低，其中大部分進(jìn)入了污水池。污水處理廠(chǎng)的許多污泥被用于生產(chǎn)農(nóng)作物肥料或直接施用，這使它們成為進(jìn)入生態(tài)環(huán)境的一個(gè)主要來(lái)源。

新污染物在水環(huán)境中的遷移可分為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，與流速、深度、流速變化、水體底部地形、風(fēng)速相關(guān)。水平遷移方面，水流的流動(dòng)作為新污染物的主要輸送方式，隨著污染物被輸送到不同的水空間，其空間分布發(fā)生了明顯的變化，其濃度在不同區(qū)域發(fā)生了量級(jí)的變化。垂直遷移時(shí)，新污染物附著在其他物質(zhì)上導(dǎo)致上升或者上浮。另外風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力也起著重要的作用，在風(fēng)的推動(dòng)下，促進(jìn)新污染物遷移。此外，水生生物的攝人也是影響新污染物垂直遷移的重要原因。水生生物可以在不同的時(shí)間內(nèi)在體內(nèi)吸收或累計(jì)新污染物，然后在很大程度上運(yùn)輸新污染物，其中一些會(huì)進(jìn)入深海。淡水中的大多數(shù)新污染物最終會(huì)聚集到海洋中，并進(jìn)行下一步的遷移。

其中，微塑料易暴露在陽(yáng)光下，即使在底部也能被紫外線(xiàn)輻射降解，所以微塑料在面積較小的淺水性湖泊中更容易降解。在進(jìn)入水環(huán)境后，一般認(rèn)為微塑料的遷移轉(zhuǎn)化發(fā)生在海洋中。很多微塑料沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樗鼈儽环纸獬尚〉谜也坏降乃槠?，或者它們?cè)谒餂](méi)有被發(fā)現(xiàn)，而不是消失了。

3水環(huán)境中新污染物的去除方法

新污染物在自然環(huán)境中具有難降解、溶解性低，且會(huì)在生物體內(nèi)富集的特性，甚至有致癌患病的風(fēng)險(xiǎn)，因此受到人們的高度關(guān)注。近年來(lái)，越來(lái)越多的新污染物被檢測(cè)出來(lái)，對(duì)于它們的去除技術(shù)逐步成為人們研究的新課題。除了傳統(tǒng)工藝對(duì)于污染物的去除外，為了滿(mǎn)足實(shí)際去除的要求逐步研究出很多新的去除方法（見(jiàn)表1、表2）。

傳統(tǒng)的新污染物處理方法包括物化法和生物技術(shù)。高級(jí)氧化是一種新型的電化學(xué)工藝，包括光催化降解，該技術(shù)無(wú)需添加其他化學(xué)品，可擴(kuò)展應(yīng)用到太陽(yáng)能光作為可再生無(wú)污染能源，可以做到環(huán)境友好的修復(fù)。另外吸附過(guò)程是一種表面現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，通過(guò)與固體表面（吸附劑）接觸，可溶化學(xué)物質(zhì)（吸附劑）從流體中被去除。在化學(xué)過(guò)程，其中絮凝法是最突出的，可用于水處理的不同階段，一種很有前途的高級(jí)處理工藝，可以去除廢水中經(jīng)常檢測(cè)到的許多藥物產(chǎn)物。最具有高效的技術(shù)是生物處理技術(shù)，如活性污泥和生物誘捕過(guò)濾器能夠?qū)⒑袡C(jī)污染物降解為無(wú)毒的生物質(zhì)。

大部分技術(shù)具有一定的局限性，如吸附和混凝一絮凝，以沉降作為后處理，只能固定有毒化合物，而不能完全去除。在另一種方法中，化學(xué)氧化和生物技術(shù)也面臨許多缺點(diǎn)，包括成本高、化學(xué)消耗大、破壞不完全和延長(zhǎng)整體處理時(shí)間。去除新污染物的優(yōu)先有效技術(shù)是那些具有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，例如高效率、生態(tài)友好和技術(shù)可靠低成本的技術(shù)。

3.1持久性有機(jī)污染物去除方法

不同的技術(shù)被用于降解持久性有機(jī)污染物，包括生物修復(fù)、氧化、吸附、光催化降解和臭氧化。多種降解方法在不同環(huán)境條件下降解持久性有機(jī)污染物的可行性不同，需要同時(shí)開(kāi)發(fā)，從而促進(jìn)多種技術(shù)的互補(bǔ)性。例如，電化學(xué)修復(fù)和光催化降解對(duì)水環(huán)境介質(zhì)中的持久性有機(jī)污染物表現(xiàn)出更高的降解效率。因此，多種技術(shù)的共同發(fā)展更有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)持久性有機(jī)污染物的全面去除。

3.2內(nèi)分泌干擾物去除方法

從水環(huán)境中去除內(nèi)分泌干擾物的傳統(tǒng)技術(shù)可分為兩類(lèi)，即物化法和生物法。內(nèi)分泌干擾物的物理處理包括吸附、混凝－絮凝－沉淀和膜過(guò)濾。通常研究所選的處理方案并沒(méi)有始終符合期望的去除效率水平。內(nèi)分泌干擾物的去除效率取決于污水處理廠(chǎng)常用的單元操作和工藝。

除上述分離，吸附和生物與化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝外，一些新興的處理技術(shù)也可用于內(nèi)分泌干擾物降解，這些技術(shù)對(duì)于內(nèi)分泌干擾物的去除效率達(dá)到80%以上，如超臨界流體萃取、特殊設(shè)計(jì)的介質(zhì)光分解和電暈放電電氧化。

3.3抗生素去除方法

除了傳統(tǒng)工藝去除抗生素以外，目前許多高效的聯(lián)合工藝被用于去除水中抗生素。具有代表性的方法有：納濾結(jié)合臭氧為基礎(chǔ)的高級(jí)氧化工藝處理廢水。在對(duì)某污水處理廠(chǎng)抗生素去除的研究中，采用Uv254光解、臭氧化和UV/03工藝處理納濾濃縮液?？股啬鼙挥行コ?。因此，通過(guò)研究中提出的方案，未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)污水處理廠(chǎng)微污染物的零排放。

3.4微塑料去除方法

目前，人們廣泛致力于污水處理廠(chǎng)過(guò)程中微塑料的去除，包括一級(jí)處理（如沉降和過(guò)濾）、二級(jí)處理（如生物過(guò)濾器和生物反應(yīng)器）和三級(jí)處理（如超濾、納濾、反滲透）。一般來(lái)說(shuō)，這些過(guò)程不是高效地去除微塑料。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了低成本和高效的去除微塑料的修復(fù)技術(shù)，如土壤和近岸海洋系統(tǒng)。先進(jìn)微／納米材料的光催化協(xié)同細(xì)菌生物降解是一種很有前途的策略，可用于從水環(huán)境、土壤和沉積物中去除微塑料，這值得未來(lái)進(jìn)一步研究。

4結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)于水環(huán)境中新污染物還處于初級(jí)的研究階段，未來(lái)的方向是減輕、預(yù)防和控制新污染物，這是當(dāng)前需要認(rèn)識(shí)到的重點(diǎn)之一。首先要從源頭管控，相關(guān)部門(mén)應(yīng)制定統(tǒng)一規(guī)定檢測(cè)和排放廢水，或者出臺(tái)相關(guān)政策提倡使用對(duì)環(huán)境友好類(lèi)產(chǎn)品，從源頭控制新污染物的污染。其次增加水環(huán)境的監(jiān)測(cè)，以保證掌握水質(zhì)現(xiàn)狀以及變化趨勢(shì)。對(duì)于水體中出現(xiàn)的污染物超標(biāo)情況應(yīng)及時(shí)排查處理。另外要提高工藝的處理效率，當(dāng)前去除新污染物技術(shù)需要進(jìn)一步研究，開(kāi)發(fā)一種具有良好工作條件的生態(tài)友好型綜合廢水處理系統(tǒng)。該技術(shù)可以提高過(guò)濾效率，具有良好的新污染物去除效果，并可顯著降低整體處理成本。