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

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

近日，清華大學(xué)深圳國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)測系統(tǒng)、對生態(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ζ湓诃h(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)，近年來備受關(guān)注?？偟膩碚f，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/或水解等過程自然衰減，也有的性質(zhì)穩(wěn)定，可長期存在于環(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。”孫倩說。

“根據(jù)目前的科研數(shù)據(jù)和報(bào)道，類似污染確實(shí)越來越多?！蔽骱髮W(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員吳連鋒對《中國科學(xué)報(bào)》說，“比如，被廣泛推崇為萬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，它在自來水消毒過程中的含氮副產(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?！?/p>

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。”張錫輝對《中國科學(xué)報(bào)》說，“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?！?/p>

在孫倩看來，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?！睆堝a輝說，“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，再進(jìn)入城市自來水供水系統(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)重的問題?！?/p>

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)國家一樣，出臺針對新興污染物的標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下進(jìn)行污水處理升級改造，去除痕量新興污染物。

“我國學(xué)者在這方面的關(guān)注比較早，研究非常多。但相對來說，技術(shù)和應(yīng)用方面研究較少?！睆堝a輝說，“一是目前我國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)化問題。二是我們還沒有出臺相應(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)污染物濃度的百萬分之一，兩者完全“不是一個(gè)量級的”。

新技術(shù)應(yīng)對新興污染物

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的污染物，其效率可以達(dá)到99%以上?！睆堝a輝說，“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)展高通量的檢測技術(shù)，加強(qiáng)新興污染物監(jiān)測力度和普查水平，提升對環(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)，識別高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)。同時(shí)開展前瞻性科研，發(fā)展和儲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)。