蔣 明 趙 剛

（上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200125）

引言

近些年來，內(nèi)分泌干擾物、抗生素、微塑料、含氟有機(jī)物等新污染物在水中被頻繁檢出，且經(jīng)研究證明其對公眾健康和水體生態(tài)具有潛在風(fēng)險(xiǎn)，新污染物的研究和污染控制倍受關(guān)注和重視。同時(shí)，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們需求的多樣化，不同類型化學(xué)品被大量生產(chǎn)和投入使用，新污染物越來越成為威脅人類健康和環(huán)境的有害物質(zhì)，亟待研究探索出一套高效經(jīng)濟(jì)的治理方法。

研究發(fā)現(xiàn)，新污染物普遍存在世界各地，尤其是各類水環(huán)境中。我國范圍內(nèi)，新污染物主要出現(xiàn)在長三角、珠三角、京津冀等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，呈現(xiàn)出種類多、濃度高的特點(diǎn)。從全國分布來看，從西到東新污染物濃度不斷增大，沿海地區(qū)較中西部地區(qū)的新污染物種類更多[1]。

近年來，我國出臺了一系列政策法規(guī)方案，對新污染物加強(qiáng)防治。2021 年11 月2 日，《中共中央國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》明確提出，到2025 年，新污染物治理能力明顯增強(qiáng)。2022 年5 月4 日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新污染物治理行動(dòng)方案》，以明確各部門職責(zé)內(nèi)容的方式，對新污染物治理工作進(jìn)行全面部署。2022 年10 月，黨的二十大報(bào)告明確指出“開展新污染物治理”。2022 年12 月29 日，《重點(diǎn)管控新污染物清單（2023 年版）》發(fā)布，并定于2023 年3 月1 日起施行。

1 新污染物的種類和危害

1.1 新污染物的種類

新污染物（Emerging Contaminants）又稱新型污染物或新興污染物。目前，國內(nèi)外廣泛關(guān)注的新污染物主要包括國際公約管控的內(nèi)分泌干擾物、持久性有機(jī)污染物、抗生素和微塑料。

1.1.1 持久性有機(jī)污染物

持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants，簡稱POPs）是指人類合成的具有高毒性、難以降解、易在環(huán)境中長期存在和廣泛分布的有機(jī)化合物。這些化合物通常具有疏水性、穩(wěn)定性和脂溶性等特征，使得它們能夠在環(huán)境中長期存在，并通過食物鏈（網(wǎng)）積累在生物體內(nèi)，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在威脅。

POPs 的來源包括化學(xué)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、廢棄物處理、燃燒和自然界等，其中最為著名的包括多氯聯(lián)苯（PCB）、有機(jī)氯農(nóng)藥（DDT）、阻燃劑（PBDE）和全氟化合物（PFOS）等。這些物質(zhì)已被證明與神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、生殖和發(fā)育等多種健康問題有關(guān)，而且它們可以在遠(yuǎn)離源頭的地方被檢測到。

1.1.2 內(nèi)分泌干擾物

內(nèi)分泌干擾物（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs），又稱環(huán)境激素，是一種外源性干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)。如，農(nóng)藥和除草劑（六六六、六氯苯等）、工業(yè)化合物（多氯聯(lián)苯、雙酚A 等）、類固醇雌激素、植物和真菌雌激素、有機(jī)重金屬等。

1.1.3 抗生素

抗生素被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)醫(yī)療，由于曾經(jīng)出現(xiàn)的濫用趨勢，近幾年抗生素的合理使用開始受到重視。過多使用抗生素，會誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變、細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性等，從而造成新耐藥細(xì)菌的生成，因此抗性基因?qū)τ谒h(huán)境和水生態(tài)安全的威脅已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注和重視。青霉素是最早被發(fā)現(xiàn)使用的抗生素，目前我國環(huán)境中檢出的常見抗生素還包括喹諾酮類、磺胺類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類等。

1.1.4 微塑料

微塑料是指粒徑為μm（<5 mm）的塑料碎片。微塑料已被監(jiān)測到廣泛存在于水體中，目前在淡水環(huán)境中監(jiān)測到的微塑料主要是生活生產(chǎn)中常用的塑料類型，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等[2]。此外，還有大量塑料垃圾進(jìn)入海洋和土壤中，分解后形成微小顆粒，對環(huán)境和生物造成危害。

1.2 新污染物的特性與危害

1.2.1 底數(shù)不清楚

由于我國對新污染物研究起步較晚，水環(huán)境中新的污染物種類不斷出現(xiàn)，對新污染物的常見種類和數(shù)量資料掌握不全。一直以來，全國污染源普查尚未把新污染物納入其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)長期缺乏，分布情況和環(huán)境底數(shù)情況不明晰，這也是環(huán)境保護(hù)工作中面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

1.2.2 監(jiān)測難度大

常規(guī)污染物，如生化需氧量、化學(xué)需氧量、總磷、總氮等，已有成熟統(tǒng)一的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)；新污染物目前尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測方法。同時(shí)，新污染物的種類繁多，勢必需要不同種類的甚至逐一的監(jiān)測方法，對水體中污染物進(jìn)行監(jiān)測、化學(xué)分析、環(huán)境行為研究等，但現(xiàn)階段難以制定出高效有效的監(jiān)測方法。

1.2.3 來源渠道多

新污染物的來源廣泛，以微塑料為例，水體中微塑料的來源主要是生活污水、工業(yè)污水和海上垃圾等。生活污水中微塑料，主要是由于使用牙膏、洗面奶、化妝品等日常生活用品中的成分，會隨著人們洗臉清潔等進(jìn)入生活污水管道而造成的污染。工業(yè)污水是主要源于塑料制品行業(yè)的廢水。海上垃圾（尤其是塑料類垃圾），經(jīng)過風(fēng)吹日曬等各種物理、化學(xué)反應(yīng)，被分解成微顆粒進(jìn)入海水中。另外，抗生素、內(nèi)分泌物來源于各種醫(yī)療場所、家庭等；化學(xué)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售也會產(chǎn)生持久性有機(jī)污染物。

1.2.4 生物毒性大

許多新污染物會對生物和人類產(chǎn)生致畸致癌等毒害效應(yīng)。如，內(nèi)分泌干擾物會影響生物的內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)，會導(dǎo)致人類生殖器官和機(jī)能出現(xiàn)異常，影響人類的生殖繁衍；微塑料隨時(shí)間推移的可降解性差，容易隨著水體被生物攝取，在消化系統(tǒng)中積累，其微塑料中的化學(xué)物質(zhì)也會滲入生物體內(nèi)部，對生物體產(chǎn)生毒性影響。

1.2.5 危害持久性

新污染物一旦存在，很難依靠自然力量分解轉(zhuǎn)化。如，微塑料在自然情況下徹底降解大約需要400a[3]。二噁英系列物質(zhì)在土壤和沉積物中可存在17～273a。另外，新污染物進(jìn)入生物體內(nèi)，難以被消化排泄，還會隨著食物鏈的富集，對食物鏈頂端的生物（尤其是人類）造成巨大傷害。

2 水中新污染物的處理技術(shù)

目前，水中新污染物的處理技術(shù)主要包括活性炭吸附法、膜過濾法、高級氧化法、人工濕地等。

2.1 活性炭吸附法

活性炭是一類多孔材質(zhì)，有巨大的比表面積（大于4000 m2/g），能夠吸附多類污染物和雜質(zhì)。按粒徑大小分，活性炭可以分為粉末活性炭（PAC）和顆粒活性炭（GAC）。Hubetska 等[4]發(fā)現(xiàn)擁有中孔的活性炭能有效減少有機(jī)物對吸附活性位點(diǎn)的干擾，適合用于去除新污染物。Tam等[5]以松樹木屑為原料，通過熱解法和K2FeO4活化法制成了含木質(zhì)素-多孔生物炭的石墨炭，用于去除水中的非甾體抗炎藥雙氯芬酸鈉，制得的吸附劑有良好的微孔結(jié)構(gòu)，最大吸附容量為159.7mg/g。Grover 等[6]對英格蘭一座大型污水處理廠開展新污染物去除效果評估，該污水處理廠安裝了顆?；钚蕴吭O(shè)施作為三級處理工藝，評估結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3 種主要甾體雌激素的濃度降低了43%～64%，甲氧芐啶等11 種藥物化合物的濃度降低了84%～99%。張向陽[7]以玉米芯基活性炭為吸附劑，發(fā)現(xiàn)吸附雙酚S 的最佳條件為吸附時(shí)間244min，吸附劑用量0.2g/L，雙酚S 溶液初始濃度88.4mg/L，pH=4.3；活性炭吸附雙酚A 的最佳條件為吸附時(shí)間238min，吸附劑用量0.2g/L，雙酚A 溶液初始濃度90mg/L，pH=6.3。江文[8]發(fā)現(xiàn)離子強(qiáng)度的降低，流量和pH 的增加，均能夠促進(jìn)聚苯乙烯納塑料在活性炭濾柱中的運(yùn)移。周佳鈺等[9]研究發(fā)現(xiàn)，椰殼活性炭可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對全氟烷基醚磺酸鹽（F-53B）、全氟壬烯氧基苯磺酸鈉（OBS）和全氟辛烷磺酸（PFOS）的協(xié)同高效去除，其吸附行為遵循Langmuir 吸附等溫線模型，最大平衡吸附量分別為1.74mg/g、1.71mg/g、1.63mg/g。

2.2 膜過濾法

常見的膜過濾法根據(jù)膜孔徑大小不同可以分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）等。納濾膜的孔徑一般在1～10nm，可以有效分離相對分子質(zhì)量在150～1000 的污染物，而大多數(shù)新污染物的相對分子質(zhì)量正處于該區(qū)間，因此納慮可以用于去除新污染物。Bareera 等[10]使用NF50膜可在pH 為3 時(shí)去除高達(dá)99.74%的雙氯芬酸，在中性pH 下去除高達(dá)80.54%的布洛芬。反滲透膜比納濾膜的孔徑更小，因而從理論上來說幾乎可以去除所有的新污染物[11]。Corbacho 等[12]以西班牙一個(gè)污水廠二沉池出口安裝了RO 膜的污水處理廠為研究對象，開展新污染物去除效果研究，在運(yùn)行72 h 后，咖啡因、可可堿、茶堿、阿莫西林和青霉素G 等新污染物完全被去除，處理后的水還能被作為再生水重新利用。

2.3 高級氧化法

高級氧化法是指在高溫、高壓、電、光、聲等條件下將外部氧化劑（O3、H2O2、過硫酸鹽等）轉(zhuǎn)化為活性氧物種，如羥基自由基（OH）等，進(jìn)而將污染物進(jìn)行礦化為CO2，H2O 和無機(jī)離子或酸等。一般包括光催化氧化、臭氧化、電化學(xué)氧化法、Fenton 氧化、超聲波氧化等。

許多有毒有害的難降解污染物，如2，4-二氯苯酚、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等，通過高級氧化工藝能被分解，甚至礦化成CO2和H2O[13]。譚萬春等[14]調(diào)整TiO2/沸石復(fù)合光催化劑用量為4g/L，鹽酸四環(huán)素起始質(zhì)量濃度值為20mg/L，pH 為4.47，暗反應(yīng)30min，在紫外光輻射2h 下，鹽酸四環(huán)素去除率可達(dá)到91.7%。

呂洪俠[15]以亞氧化鈦電極作為陽極、釕鈦電極作為陰極，降解左氧氟沙星模型廢水，以總有機(jī)碳（TOC）去除率為關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，采用響應(yīng)面法得出最佳反應(yīng)條件。當(dāng)電流密度是39.6A/m2、反應(yīng)初始pH 為6.5、流量是50 mL/min、氯離子濃度是4‰、反應(yīng)時(shí)間是2h，TOC 去除率可達(dá)到41%，與響應(yīng)面預(yù)測的結(jié)果（40.84%）基本一致。

兩種或多種氧化法聯(lián)合可以在一定程度上提高新污染物去除效果。林鑫辰等[16]采用光催化-Fenton 聯(lián)合氧化法降解四環(huán)素，光催化劑選用Fe3O4/生物模板TiO2復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四環(huán)素的降解效果在pH 為7 時(shí)最好，高達(dá)99.22%，比單獨(dú)使用Fenton 氧化法效果更好。葉輝[17]采用UV/H2O2組合光催化氧化中試實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)UV 照射劑量為1400～1500 mJ/cm2，H2O2最佳投加量為3mg/L；實(shí)驗(yàn)條件z 最佳在偏酸性條件下，可大大提高抗生素去除率。

高級氧化技術(shù)在去除水中新污染物上有著很高的效率，但反應(yīng)過程中會將新污染物轉(zhuǎn)化為其它副產(chǎn)物，副產(chǎn)物的毒性或生物活性可能比原污染物本身更高。因此，反應(yīng)副產(chǎn)物的毒性是高級氧化技術(shù)的研究和應(yīng)用中的需要關(guān)注和解決的限制性問題。

2.4 人工濕地

人工濕地是一類基于自然濕地加以人工干預(yù)的濕地，具有成本低、生態(tài)好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水體中污染物的去除。近年來，越來越多的研究聚焦于人工濕地對新污染物的去除效果。

Wei 等人[18]以潛流人工濕地作為二級處理，微塑料的去除率平均52.4%，最高可達(dá)100%。Chen 等人[19]在研究人工曝氣混合型人工濕地時(shí)發(fā)現(xiàn)抗生素抗性基因總?cè)コ士蛇_(dá)到87.8%～99.1%。趙航晨[20]對以沸石和火山石作為濕地基質(zhì)的水平潛流人工濕地進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)通過序批式運(yùn)行對污水廠尾水中鄰苯二甲酸酯具有良好去除效果。

人工濕地在去除水中新污染物具有較高的效率，但目前對于生物質(zhì)和基質(zhì)中積累的新污染物的遷移轉(zhuǎn)化尚未研究清晰，需要對于詳細(xì)的機(jī)理等方面開展長期的研究。

3 未來水中新污染物控制措施建議

3.1 強(qiáng)化源頭管控

對可能產(chǎn)生新污染物的源頭進(jìn)行深入調(diào)查和了解，建立完整的監(jiān)測和評估體系，制定并落實(shí)源頭管控措施。如，對于工業(yè)企業(yè)，可以要求企業(yè)建立完善的污染物排放管理制度和實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，對污染物的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移、處理等全過程進(jìn)行監(jiān)控和管理。發(fā)展綠色生產(chǎn)技術(shù)也是控制水中新污染物的重要途徑，采用綠色化學(xué)品、清潔生產(chǎn)技術(shù)、先進(jìn)的廢水處理技術(shù)等，可以減少產(chǎn)生新污染物進(jìn)入水體的機(jī)會。

3.2 建立新污染物監(jiān)測和評估系統(tǒng)

通過建立先進(jìn)的新污染物監(jiān)測和評估系統(tǒng)，加強(qiáng)對污染物的分類和鑒別能力，建立新污染物的數(shù)據(jù)庫和鑒別庫，通過樣品分析和對比，快速鑒別新出現(xiàn)的污染物。對可能存在新污染物的水環(huán)境進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估，評估風(fēng)險(xiǎn)等級和潛在影響。

3.3 加強(qiáng)新污染去除處理技術(shù)研發(fā)和推廣

政府、高校、企業(yè)可以加大對新污染物去除處理技術(shù)研發(fā)的投入，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加強(qiáng)合作，共同研發(fā)新技術(shù)，提高針對新污染物去除效率和降低處理成本。鼓勵(lì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)參與創(chuàng)新，提供技術(shù)支持和資源共享，加快新技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用。

3.4 加強(qiáng)應(yīng)急響應(yīng)能力

對于已知的或新出現(xiàn)的新污染物水污染事件，需要在短時(shí)間內(nèi)對污染源、污染物、受污染區(qū)域和污染對環(huán)境、人體和生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行有效評估，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施來最大限度地減少損害和恢復(fù)受影響的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)。建立針對不同類型的新污染物水污染事件的應(yīng)急預(yù)案。

結(jié)語

隨著對生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重視和生態(tài)文明建設(shè)的加強(qiáng)，新污染物的治理已成為一大熱點(diǎn)難點(diǎn)。目前,雖然已有一些處理技術(shù)手段能夠達(dá)到一定的新污染物去除效果，但整體而言，新污染物處理技術(shù)仍需在去除效率、成本控制、副產(chǎn)物等方面有所改善。