上海純水設(shè)備解讀：微塑料的潛在危害及處理應(yīng)用
污水中含有大量來(lái)自個(gè)人護(hù)理品使用、化纖衣物洗滌、汽車輪胎磨損、塑料工廠生產(chǎn)等過(guò)程產(chǎn)生的微塑料。據(jù)報(bào)道污水中微塑料含量高達(dá)15.7個(gè)/L和180個(gè)/L污水處置工藝對(duì)污水微塑料具有很高的去除效果，達(dá)到90%以上，這對(duì)于減少污水微塑料隨出水排放進(jìn)入自然水體具有重要意義，但仍有大量的微塑料經(jīng)污水處置廠出水進(jìn)入水體中，被認(rèn)為微塑料的重要來(lái)源。Murphi等報(bào)道某污水廠每天出水中微塑料的排放量仍高達(dá)65238500個(gè)。此外，污水處置工藝去除的微塑料絕大部分截留在污泥中（圖1隨著污泥不當(dāng)處置和土地利用將導(dǎo)致這些微塑料進(jìn)入土壤中。Li等研究發(fā)現(xiàn)2015年我國(guó)經(jīng)污泥進(jìn)入土壤環(huán)境的微塑料顆粒達(dá)上百萬(wàn)億個(gè)。與此同時(shí)與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)Cd等重金屬污染物具有顯著增強(qiáng)的吸附潛力，因此污水處置廠污水、污泥中微塑料的賦存特征、潛在風(fēng)險(xiǎn)及控制方法成為研究熱點(diǎn)之一。本文從微塑料組成、含量、處置工藝的影響及去向等方面對(duì)現(xiàn)階段污水處置廠污水、污泥微塑料的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行較全面地綜述，并就未來(lái)的研究進(jìn)行展望分析，以期為后續(xù)相關(guān)研究的開(kāi)展提供參考。
1微塑料的概述
1.1微塑料的組成及含量
根據(jù)成分可以將微塑料分為LDPE低密度聚乙烯）HDPE高密度聚乙烯）PP聚丙烯）PS聚苯乙烯）PET熱塑性聚酯）PVC聚氯乙烯）CA 醋酸纖維素）等。從形狀角度可分為碎塊狀、薄膜狀、泡沫狀、纖維狀等。目前關(guān)于微塑料含量沒(méi)有統(tǒng)一地表述方式，上海純水設(shè)備常用的單位包括單位面積或單位體積樣品的微塑料個(gè)數(shù)或重量，也有按單位質(zhì)量樣品中的微塑料個(gè)數(shù)或重量，這限制了不同研究報(bào)道間微塑料含量的比擬。Hidalgo-Ruz等報(bào)道海洋環(huán)境中微塑料的分布發(fā)現(xiàn)在海洋外表水體中的微塑料含量為0.001~1個(gè)/m2,而沉積物達(dá)到1~100000個(gè)/m2說(shuō)明海洋堆積物中微塑料的含量遠(yuǎn)高于海洋外表。2004年報(bào)道英國(guó)海灘的微塑料含量是8個(gè)/kg2006年Reddi等發(fā)現(xiàn)在印度廢船拆卸海灣的微塑料含量為89個(gè)/kg2011年Claessen等在比利時(shí)港口發(fā)現(xiàn)微塑料達(dá)到68~390個(gè)/kg2013年威尼斯瀉湖高達(dá)672~2175個(gè)/kg這標(biāo)明自然環(huán)境中微塑料含量呈增加趨勢(shì)。另外，淡水河流中微塑料的分布也有廣泛的研究。地處瑞士的日內(nèi)瓦高山湖因其是旅游景點(diǎn)，2014年微塑料含量為31556個(gè)/km2地處美國(guó)加拿大交界的Erie高山湖也有105503個(gè)/km2位于蒙古的庫(kù)蘇古爾湖的微塑料含量也達(dá)到20264個(gè)/kg總體而言，微塑料廣泛存在于各類生境環(huán)境中，且不同區(qū)域或生境的微塑料含量存在較大差異，但由于表述單位差異大，不同研究之間的數(shù)據(jù)難以比擬，因此微塑料含量單位亟待統(tǒng)一。
1.2微塑料的來(lái)源
微塑料的來(lái)源可大致分為兩種，初生來(lái)源和次生來(lái)源。初生來(lái)源包括家用個(gè)人護(hù)理品中的微小球，及洗衣廢水中的人造纖維絲，以及工業(yè)原料或塑料生產(chǎn)中的微塑料顆粒。微塑料顆粒在塑料加工廠附近的環(huán)境中尤為常見(jiàn)，而洗滌劑或微小球可能存在于工業(yè)和生活污水中，可通過(guò)河流和河口進(jìn)入自然環(huán)境。研究標(biāo)明，遠(yuǎn)離塑料加工廠的海灘中也發(fā)現(xiàn)了相關(guān)的微塑料顆粒，這表明它具有長(zhǎng)距離遷移的潛力。微塑料的次生來(lái)源主要來(lái)自于較大塑料在光、風(fēng)、水及其他環(huán)境壓力的流露下分解產(chǎn)生的纖維或碎片。這些碎片可能來(lái)自漁網(wǎng)、線纖維、薄膜、工業(yè)原料、消費(fèi)品和家居用品，以及來(lái)自可降解塑料的顆粒或聚合物碎片。有研究認(rèn)為次生來(lái)源是海洋環(huán)境中大多數(shù)微塑料的主要來(lái)源。然而，微塑料不同來(lái)源的定量比例尚不清晰，這對(duì)于微塑料的源頭控制具有重要意義，因此，微塑料的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及形成機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
1.3微塑料的潛在危害
已有研究標(biāo)明微塑料存在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平安性構(gòu)成重要威脅，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：1微塑料易造成水生動(dòng)物進(jìn)食器官的堵塞，造成身體傷害。已有研究發(fā)現(xiàn)，許多海洋生物，包括浮游動(dòng)物、底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、雙殼類、魚(yú)類、海鳥(niǎo)、大型海洋動(dòng)物會(huì)攝食微塑料，微塑料可能會(huì)對(duì)這些生物發(fā)生明顯的機(jī)械損傷，如堵塞食道，或產(chǎn)生假性的飽食感，從而引起攝食效率降低、能量缺乏、受傷或死亡；2許多微塑料中含有塑化劑、染料等有毒物質(zhì)，這些有毒物質(zhì)可隨著微塑料被吞食而釋放出來(lái)，并進(jìn)入生物體內(nèi)，造成生態(tài)毒害作用；3微塑料顆粒由于其粒徑微小、比表面積大、且顆粒外表具有較強(qiáng)的疏水性，易吸附有機(jī)污染物、重金屬及致病微生物，從而導(dǎo)致這些有機(jī)污染物更易于在生物體內(nèi)富集，加大食物鏈的生物富集作用，引發(fā)動(dòng)物攝食后的毒性效應(yīng)，間接影響海洋生物和人體健康。盡管我猜測(cè)微塑料會(huì)產(chǎn)生以上3方面的潛在危害，但是目前仍然難以定量評(píng)估自然環(huán)境中微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及毒理作用。
1.4微塑料與人類活動(dòng)的關(guān)系
許多研究標(biāo)明，自然環(huán)境中微塑料含量與人口密度具有重要的相關(guān)關(guān)系。Wang等研究了國(guó)中部最大城市武漢的淡水環(huán)境微塑料分布，發(fā)現(xiàn)微塑料含量和人類活動(dòng)有很大的關(guān)系。Castaneda等調(diào)查鄉(xiāng)村河流發(fā)現(xiàn)，人口密度高的區(qū)域微塑料含量相對(duì)較高，這說(shuō)明微塑料含量和人類活動(dòng)有很大的關(guān)聯(lián)。Klein等在分析德國(guó)的萊茵河和Main河的微塑料豐度也表明了微塑料含量和人類活動(dòng)有很大的關(guān)系。與此同時(shí)，McCormick等在調(diào)研美國(guó)芝加哥河流微塑料含量的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)河流的微塑料濃度逾越海洋，認(rèn)為污水處置廠出水是微塑料的重要來(lái)源。Murphi等也發(fā)現(xiàn)了污水處置廠是自然環(huán)境微塑料的主要來(lái)源之一。因此，人類活動(dòng)包括污水排放對(duì)自然生態(tài)環(huán)境中微塑料含量和組成具有重要貢獻(xiàn)，上海純水設(shè)備人類活動(dòng)頻繁的區(qū)域，微塑料含量通常較高。
2污水處置廠污水中的微塑料
2.1污水微塑料的組成及分類
目前為止，已在污水處置廠的進(jìn)水和出水中檢測(cè)到微塑料類型達(dá)30多種，罕見(jiàn)包括聚酯（PES聚乙烯（PE聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET和聚酰胺（PA 等。PESPET和PA 等廣泛用于化纖衣物的制作，而PE則用于個(gè)人護(hù)理品，包括洗面奶中的磨砂以及食品包裝的薄膜和飲用水瓶。污水中也觀察到丙烯酸酯、醇酸樹(shù)脂、聚丙烯（PP聚苯乙烯（PS聚氨酯、丙烯酸、聚乙烯醇和聚丙交酯等聚合物。這些研究標(biāo)明污水中的大部分微塑料類型均與我日常使用的塑料制品相關(guān)。
目前，有兩種常用的微塑料尺寸分類方法。一種是利用不同尺寸篩網(wǎng)分離不同尺寸的微塑料。由于微塑料的不規(guī)則形狀，該方法的準(zhǔn)確性存在一定問(wèn)題。另一種方法是使用顯微成像技術(shù)。然而，由于形狀不規(guī)則，僅用一個(gè)方法來(lái)描述微塑料的尺寸可能是不夠的最常使用的分類尺寸為25100μm和500μm污水處置廠的進(jìn)水中，超越500μm微塑料有時(shí)可達(dá)到70％以上，而出水中超過(guò)90%微塑料小于500μm甚至有些樣品中約60％的微塑料小于100μm微塑料的尺寸分布可能受到用于樣品收集的網(wǎng)孔尺寸的影響，大的網(wǎng)眼尺寸可能會(huì)錯(cuò)過(guò)大部分小顆粒。最近的一項(xiàng)研究表明，<25μm微塑料在污水中具有顯著的豐度[58]該結(jié)果與大西洋觀測(cè)結(jié)果一致，40μm以下的微塑料占所有檢測(cè)到微塑料顆粒的64％，其中逾越一半的尺寸小于20μm
形狀是微塑料分類的另一個(gè)重要指標(biāo)。微塑料的形狀不只可以影響它污水處置廠中的去除效率，而且還會(huì)影響微塑料與污水中的其他污染物或微生物之間的相互作用。微塑料可以分為纖維狀（長(zhǎng)大于寬）和顆粒狀（相似的長(zhǎng)度和寬度）一些研究還將顆粒微塑料劃分為不規(guī)則形狀和球形珠�；蝾w粒。另一些研究進(jìn)一步將形狀分為片狀/薄片（非常薄的顆粒）泡沫和芯片等。纖維占污水微塑料的比例最高，這與家用洗衣廢水中大量化學(xué)纖維的排放有關(guān)。不過(guò)一些樣品中高比例的纖維含量可能是由于難以區(qū)分合成纖維與天然纖維導(dǎo)致的研究標(biāo)明，一些污水樣品中，天然纖維如棉和亞麻可占纖維的一半以上。因此，有效地區(qū)分和檢測(cè)合成纖維和天然纖維對(duì)于精確量化污水處置廠中的微塑料至關(guān)重要。不規(guī)則碎片是污水中另一種最常觀察到微塑料形狀，可能是由于日常使用塑料制品老化形成的或是源自個(gè)人護(hù)理品中的微塑料，例如牙膏等。污水中也發(fā)現(xiàn)了薄膜、顆粒和泡沫形狀的微塑料，其平均豐度約為10%或更低。微塑料薄膜和泡沫可主要來(lái)自塑料袋和包裝產(chǎn)品，而顆粒主要是添加到個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中的初生微塑料。
2.2污水微塑料的含量及影響因素
自然生態(tài)環(huán)境中，微塑料的分布已經(jīng)引起了很大的關(guān)注。Murphi等發(fā)現(xiàn)污水微塑料含量平均為15.7±5.23個(gè)/L俄羅斯污水處置廠中，污水中微塑料（紡織纖維）數(shù)量為467個(gè)/L1L洗衣污水中大約有100多根纖維會(huì)通過(guò)洗滌衣物釋放到污水處置廠中。Mason等對(duì)美國(guó)17個(gè)污水處置廠進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果標(biāo)明服務(wù)人口與污水微塑料顆粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。但是Mintenig等調(diào)研德國(guó)12個(gè)污水處置廠發(fā)現(xiàn)微塑料含量和人口當(dāng)量之間沒(méi)有顯著的相關(guān)性，有待于進(jìn)一步證實(shí)。污水中微塑料數(shù)量可能也與合流制排水管道系統(tǒng)有關(guān)，這可能取決于周圍環(huán)境的土地使用以及與運(yùn)輸相關(guān)的排放，例如輪胎和制動(dòng)器磨損釋放的微塑料。由于污水中的大部分微塑料來(lái)自家庭排放物，所服務(wù)區(qū)域的人類活動(dòng)，例如居民對(duì)衣著合成衣服或使用塑料產(chǎn)品的偏好，可能直接影響污水中的微塑料濃度。與衣服，地毯和其他紡織產(chǎn)品相關(guān)的微纖維，如聚酯，丙烯酸和尼龍，會(huì)在洗滌和合成纖維的制造過(guò)程中隨著污水進(jìn)入下水道系統(tǒng)，上海純水設(shè)備并代表另一種類型的污水微塑料。
2.3污水處置工藝的影響
許多研究標(biāo)明經(jīng)污水工藝處置后，污水中超過(guò)90%以上的微塑料可被去除。蘇格蘭污水處置廠污水中的微塑料經(jīng)過(guò)處置后含量從15.7個(gè)/L減少到0.25個(gè)/L瑞典污水廠的微塑料從15.1個(gè)/L減少至0.01個(gè)/L污水處置工藝會(huì)影響出水中的微塑料含量。與具有一級(jí)或二級(jí)處理的污水廠相比，具有三級(jí)處置的污水處置廠，其出水的微塑料含量通常較低。然而，也有研究表明，一些污水處置廠的三級(jí)處置沒(méi)有進(jìn)一步降低污水中微塑料的含量。有一項(xiàng)研究報(bào)道了僅有初級(jí)處理的污水處置廠出水的微塑料濃度。使用相同的取樣和分析方法的前提下，一級(jí)處置的微塑料濃度比經(jīng)過(guò)二級(jí)和三級(jí)處理的污水處置廠高約一個(gè)數(shù)量級(jí)。
一級(jí)處置可以有效地去除污水中的大部分微塑料。此階段主要是初級(jí)廓清器中油脂或外表撇除階段去除漂浮在污水外表密度較輕的微塑料，初級(jí)廓清器中去除砂礫和重力分離期間將微塑料沉降或捕集在固體絮凝物中。一級(jí)處置對(duì)微塑料尺寸分布的影響最大，因?yàn)樗梢杂行У厝コ^大尺寸的微塑料。一級(jí)處置工藝能將較大尺寸顆粒(1000~5000μm比例45%降到7%一級(jí)處置后纖維的相對(duì)豐度降低，相比碎片狀，一級(jí)處置能更有效地去除纖維，這可能是由于纖維更容易與絮凝顆粒結(jié)合，從而通過(guò)沉淀分離去除。
二級(jí)處置（通常包括生物處置和二沉池）可進(jìn)一步降低污水中的微塑料。曝氣池中的污泥絮凝物或胞外聚合物可能有助于塑料碎片的積聚，然后微塑料碎片在二沉池沉降去除。就尺寸而言，二級(jí)處置可以進(jìn)一步去除大的塑料顆粒，二級(jí)處置后出水中微塑料的豐度相對(duì)較低，二級(jí)處置后出水幾乎不存在尺寸大于500μm微塑料。Talviti等發(fā)現(xiàn)二級(jí)處置后>300μm微粒僅占8%也有研究發(fā)現(xiàn)二級(jí)處置后尺寸為500~1000μm微塑料仍占43％，這可能與不同操作條件下二級(jí)處理的去除效果差異有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。與一級(jí)處置不同，二級(jí)處置可去除較多的碎片顆粒。研究中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)二級(jí)處置后，片狀塑料的相對(duì)豐度降低，而纖維的相對(duì)豐度增加。一個(gè)可能的原因是易于沉降的纖維在一級(jí)處置過(guò)程中已大部分被去除，不同形狀微塑料在不同工藝下的去除效率值得進(jìn)一步的探討。
初級(jí)處置中除去了72%~98％的微塑料。二級(jí)處置有助于額外去除7%~20%而三級(jí)處置中的微塑料去除率取決于采用的技術(shù)。一些研究演講標(biāo)明，三級(jí)處置并不能顯著提高微塑料的去除。例如，一項(xiàng)在紐約進(jìn)行的綜合研究發(fā)現(xiàn)34個(gè)污水處置廠的膜微濾、連續(xù)反沖上流雙砂微濾和快速砂濾器等三級(jí)處置工藝并不能保證微塑料的去除。此外，Mason等也標(biāo)明三級(jí)過(guò)濾對(duì)微塑料去除并不是非常有效，Carr等觀察到重力過(guò)濾器對(duì)微塑料的去除并沒(méi)有積極效果。然而，Talviti等比較發(fā)現(xiàn)膜生物反應(yīng)器（MBR快速砂濾、溶氣浮選和圓盤(pán)過(guò)濾對(duì)微塑料的去除率分別高達(dá)99.9%97%95%40%~98.5%Lare等也發(fā)現(xiàn)在MBR處置工藝中微塑料去除率達(dá)到最高。Michielssen等也報(bào)道污水處置廠的三級(jí)處置和MBR分別可去除97.2％和99.4％的微塑料。
污水處置廠包括沉砂池等物理處置工藝、化學(xué)混凝等化學(xué)處置工藝，以及生化池等生物處置工藝，屬于人工強(qiáng)化的生態(tài)系統(tǒng)，其可能對(duì)微塑料的外表理化特征發(fā)生重要影響，目前相關(guān)研究較少。Carr等發(fā)現(xiàn)較長(zhǎng)的接觸時(shí)間會(huì)導(dǎo)致微塑料外表發(fā)生生物膜，從而改變微塑料外表性質(zhì)或微塑料的相對(duì)密度。有研究表明，砂粒的物理磨損會(huì)導(dǎo)致塑料的片段化。此外，自然環(huán)境中在風(fēng)、陽(yáng)光和機(jī)械磨損等環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致微塑料破碎化，進(jìn)而改變微塑料外表理化特性。微塑料外表理化特性的改變，有可能改變其與其他污染物的相互作用，進(jìn)而影響微塑料的載體效應(yīng)，相關(guān)研究值得進(jìn)一步關(guān)注。
2.4污水微塑料的去向
盡管污水處置廠出水中的微塑料濃度相對(duì)較低，但其排放總量仍然相當(dāng)高，因?yàn)榇蠖鄶?shù)污水處置廠每天處置數(shù)百萬(wàn)升污水。Murphi等發(fā)現(xiàn)某污水處置廠出水中微塑料排放量高達(dá)65238500個(gè)/d調(diào)研的某污水處置廠中，微塑料的總排放量中位數(shù)（根據(jù)年度外排和出水濃度估算）為2106個(gè)/d每年出水排放量超越1107m3人口當(dāng)量超越1106荷蘭和美國(guó)污水處置廠，微塑料每日總排放量甚至可能超越11010個(gè)。據(jù)估計(jì)，僅歐洲每年污水處置廠出水排放的微塑料高達(dá)520000t因此，上海純水設(shè)備目前高排放微塑料的污水處置廠迫切需要以微塑料控制為目標(biāo)的處置技術(shù)，以防止其大量排放到生態(tài)系統(tǒng)中。與此同時(shí)，污水中絕大部分微塑料（超越90%截留或轉(zhuǎn)移到污泥中，其隨同污泥土地利用進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程中的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。
3污水處置廠污泥中的微塑料
目前盡管有關(guān)污泥微塑料的系統(tǒng)研究較少，然而早在2005年已有專家提出采用合成纖維作為評(píng)估污泥土地應(yīng)用的指標(biāo)，研究標(biāo)明污泥施用后5年內(nèi)在土壤中可檢測(cè)到纖維，甚至施用后15年后仍可在田間土壤中檢測(cè)到因此，不應(yīng)忽視污泥土地利用導(dǎo)致微塑料纖維和其他顆粒在土壤的積累及潛在風(fēng)險(xiǎn)。
3.1污泥微塑料的組成及分類
污泥中微塑料主要來(lái)源于污水中微塑料的堆積及轉(zhuǎn)移，因此其微塑料的組成類型總體與污水相似。Li等研究發(fā)現(xiàn)污泥微塑料中紅色占比最高，達(dá)到59.6%其次為黑色17.6%紅色9.0%橙色3.3%綠色2.3%藍(lán)色1.7%等，與此同時(shí)，形狀組成上，纖維狀達(dá)到63%其次為桿狀15%薄膜狀14%薄片狀7.3%此外化學(xué)組成上，包括聚烯烴、丙烯酸纖維、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯等。Mahon等也發(fā)現(xiàn)污泥微塑料中纖維占75.8%其次為薄片和薄膜，紅外光譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)微塑料類型包括高密度PEHDPEPE聚酯、丙烯酸、PETPPPA 等。Lusher等調(diào)研了挪威8個(gè)污水處置廠的污泥微塑料，發(fā)現(xiàn)微塑料的類型分別為微小球37.6%薄片31.8%纖維狀為28.9%Mintenig等研究標(biāo)明污泥中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粒徑>500μm微塑料，粒徑<500μm微塑料主要為PEPPPA 和PS等。這些塑料類型與我日常使用塑料制品類型較為一致。
3.2污泥微塑料的含量及影響因素
目前為止，污泥的微塑料含量表達(dá)通常為單位質(zhì)量污泥中微塑料的個(gè)數(shù)。Magnusson等調(diào)研在瑞典污水處置廠，發(fā)現(xiàn)污泥中微塑料含量達(dá)16.7±1.96個(gè)/g濕重污泥。進(jìn)一步分析北美污泥中微塑料和施用到土壤中微塑料的豐度，Zubri等發(fā)現(xiàn)豐度分別為1.5~5.0纖維/g濕重)和0.08~1.21纖維/g濕重)如果根據(jù)污泥的干重進(jìn)行估算，豐度可達(dá)到1000~564000顆粒/kg干污泥)Mahon等發(fā)現(xiàn)荷蘭污水處置廠污泥中微塑料的含量為4196~15385個(gè)/kg干污泥)Lassen等研究標(biāo)明德國(guó)污水廠污泥中微塑料的含量為1000~24000個(gè)/kg干污泥)Lusher等調(diào)研了挪威8個(gè)污水處置廠的污泥微塑料含量，發(fā)現(xiàn)微塑料的平均豐度為6077個(gè)/kg干污泥)Mintenig等報(bào)道了德國(guó)污水處置廠污水污泥中<500μm合成顆粒濃度達(dá)到24個(gè)/kg干污泥)Li等研究了國(guó)28個(gè)污水處置廠污泥中的微塑料，發(fā)現(xiàn)微塑料含量為1.6~56.4103個(gè)/kg干污泥)平均含量為22.7103個(gè)/kg干污泥)總之，污水處置廠中大部分微塑料會(huì)進(jìn)入不同處置單元的污泥中。Talviti等估算出污泥中20％的微升（包括微塑料）通過(guò)脫水液返回污水池中，而剩余的80％最終留在剩余污泥中進(jìn)行處理。Sujathan等研究發(fā)現(xiàn)回流活性污泥中微塑料含量達(dá)到4.95105個(gè)/kg干污泥)此外，Li等研究發(fā)現(xiàn)我國(guó)污水廠污泥中微塑料含量呈時(shí)空分布，可能與人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)水平、造林面積、氣溫、降雨量等因素有關(guān)，與此同時(shí)，進(jìn)水中工業(yè)廢水比例、生化處置工藝、污泥脫水方式等工藝參數(shù)也會(huì)影響污泥微塑料含量。這些研究標(biāo)明污水處置廠污泥中存在大量的微塑料。
3.3污泥處置工藝的影響
污泥處置工藝有可能引起污泥微塑料含量的變化。由于聚合物的生物分解特性，經(jīng)厭氧消化處置后微塑料豐度可能會(huì)有所下降。Mahon等研究發(fā)現(xiàn)厭氧消化污泥中含有較小豐度的微塑料顆粒，這可能是由于微塑料的厭氧生物降解。一些研究發(fā)現(xiàn)和分離了PE塑料降解菌，如在沿海海岸HDPE外表分離鑒定的Arthrobact和Pseudomona和LDPE外表分離鑒定的KocuriapalustriBacillupumili和 Bacillu菌株。上海純水設(shè)備同時(shí)也有研究者在堆積物微塑料表面的生物膜中發(fā)現(xiàn)了PE降解細(xì)菌。生物膜中的這些聚合物降解細(xì)菌可能導(dǎo)致微塑料斷鏈和氧化，以及在二級(jí)處置過(guò)程中聚合物表面的變化。但另有研究標(biāo)明，一項(xiàng)聚丙交酯纖維的生物降解性研究中，嗜熱和嗜熱條件下操作的活性污泥缺乏以導(dǎo)致這種微塑料的生物降解。
此外，污泥處置工藝也可能影響微塑料的理化特性。Mahon等研究污泥處置工藝對(duì)污泥微塑料的影響，發(fā)現(xiàn)污泥石灰穩(wěn)定后尺寸較小的纖維豐度增加，而污泥熱干化后微塑料的形態(tài)外表有熔融和起泡的現(xiàn)象。Naranc等研究標(biāo)明與自然環(huán)境作用相比，污泥厭氧消化和堆肥等處置工藝可導(dǎo)致聚乳酸和聚己內(nèi)酯等塑料更高生物降解。此外，研究發(fā)現(xiàn)與新鮮微塑料相比，污泥塑料外表呈現(xiàn)出高度的磨損或侵蝕，并且非常易碎，標(biāo)明污水污泥處置會(huì)改變微塑料表面的理化特性。Li等也研究發(fā)現(xiàn)污泥微塑料外表含有C-O等官能團(tuán)，微塑料外表被氧化或有機(jī)物附著。與此同時(shí)，污泥處置過(guò)程中微塑料理化特性的變化，可能影響后者對(duì)重金屬、有機(jī)污染物的吸附潛力。與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)重金屬Cd吸附潛力高出近10倍，但影響機(jī)制尚不清楚。研究人員發(fā)現(xiàn)在堆積物中提取的老化微塑料也發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律，即老化微塑料對(duì)金屬離子的吸附能力顯著大于新鮮塑料，可能原因是風(fēng)化過(guò)程中塑料上產(chǎn)生的官能團(tuán)有效地增強(qiáng)了對(duì)金屬離子的吸附能力。污泥處置導(dǎo)致微塑料對(duì)污染物增強(qiáng)的吸附潛力，有可能引起提高微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，值得進(jìn)一步研究。
3.4污泥微塑料的去向
污泥土地或農(nóng)業(yè)利用被認(rèn)為污泥處置的重要途徑。隨著我國(guó)《農(nóng)用污泥污染控制規(guī)范》GB42842018制定及實(shí)施，污泥土地或農(nóng)業(yè)利用將得到進(jìn)一步推廣。然而，污泥土地或農(nóng)業(yè)利用過(guò)程微塑料的引入及潛在風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。研究標(biāo)明芬蘭一家處置能力為10000m3/d污水處置廠中通過(guò)污泥排放的微塑料顆�？蛇_(dá)4.6108個(gè)。挪威因污泥農(nóng)業(yè)利用導(dǎo)致微塑料進(jìn)入土壤中的微塑料顆�？蛇_(dá)5000億個(gè)/年。據(jù)估計(jì)歐盟和北美地區(qū)每年因污泥土地或農(nóng)業(yè)利用輸入土壤的微塑料總量分別可達(dá)6.3~43萬(wàn)t和4.4~30萬(wàn)t甚至逾越全球海洋表層水中微塑料的總量。目前我國(guó)污水處置廠污泥年產(chǎn)量高達(dá)4000萬(wàn)t含水率80%預(yù)計(jì)由污泥不當(dāng)處置或土地利用引入土壤生態(tài)系統(tǒng)的微塑料總量可達(dá)15~51萬(wàn)億個(gè)/年。因此，研究污泥土地或農(nóng)業(yè)利用過(guò)程中微塑料環(huán)境行為、歸趨及潛在風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
4結(jié)論與展望
微塑料被發(fā)現(xiàn)廣泛存在于海洋、淡水、土壤等環(huán)境中，其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害已被人們逐漸認(rèn)識(shí)。污水中含有大量來(lái)自個(gè)人護(hù)理品的微小球、洗衣廢水中微纖維以及工業(yè)塑料生產(chǎn)原料等微塑料顆粒，盡管現(xiàn)有污水工藝可去除其中大部分的微塑料，但污水處置廠出水仍被認(rèn)為是自然水體微塑料的重要源頭。與此同時(shí)，污水中絕大部分微塑料（超越90%截留和轉(zhuǎn)移到污泥中，上海純水設(shè)備隨同污泥土地或農(nóng)業(yè)利用可進(jìn)入土壤環(huán)境中，從而對(duì)后者發(fā)生潛在危害。
目前污水處置廠污水和污泥中微塑料研究正成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一，但我國(guó)污水處置廠微塑料的相關(guān)研究較少，作者認(rèn)為可以下幾方面加強(qiáng)相關(guān)研究。
1加強(qiáng)我國(guó)污水處置廠微塑料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)研。深入研究我國(guó)不同區(qū)域污水處置廠進(jìn)、出水微塑料類型及含量，以及不同處置工藝對(duì)微塑料的去除效果等研究，這對(duì)于定量剖析我國(guó)污水處置廠出水對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)微塑料的貢獻(xiàn)，進(jìn)而進(jìn)行微塑料的源頭控制，以及基于污水處置技術(shù)的強(qiáng)化微塑料削減具有重要意義。
2污水污泥微塑料分析方法需標(biāo)準(zhǔn)化。目前污水微塑料提取主要采用過(guò)濾法，然而過(guò)濾所用濾膜孔徑通常不統(tǒng)一，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)所得微塑料含量差異。污泥微塑料提取主要是參考堆積物分析法，采用密度分離法進(jìn)行，一方面提取所用藥劑各有不同，可用NaClZnCl2NaI等，另一方面污泥有機(jī)物含量高，大量有機(jī)物絮體的存在有利于微塑料的提取，導(dǎo)致提取效率通常不高，有待進(jìn)一步優(yōu)化。
3污水、污泥微塑料與污染物相互作用機(jī)制不明。許多研究標(biāo)明微塑料具有比表面積大、較強(qiáng)的疏水性，易吸附各類污染物，可作為污染物的載體。與自然水體相比，污水污泥中含有高濃度的重金屬、致病菌、有機(jī)物等污染物，且研究標(biāo)明經(jīng)過(guò)污水污泥處置后，其外表理化特性變化顯著，對(duì)污染物吸附潛力明顯增強(qiáng)，但相關(guān)機(jī)制尚不清晰。此外，污泥土地或農(nóng)業(yè)利用過(guò)程中吸附各類污染物的微塑料可作為污染物的富集庫(kù)，成為污染物釋放到土壤或者生物體內(nèi)的源頭，進(jìn)一步加污泥土地或農(nóng)業(yè)利用中微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要意義。
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