王雪琴

（重慶建筑科技職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

微塑料是指通過各種途徑進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中直徑小于5 mm的塑料顆粒。微塑料包括初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料主要來自個(gè)人洗護(hù)用品、車輛輪胎摩擦耗損、化纖衣物洗滌等。次生微塑料是生產(chǎn)、生活中使用的塑料釋放到環(huán)境中被分解后，最終變成不計(jì)其數(shù)的小塑料顆。研究表明其廣泛存在于水生態(tài)系統(tǒng)、土壤、沉積物中，甚至在飲用水、人類糞便、極地環(huán)境中。因微塑料具有粒徑小、比表面積大、易吸附污染物、使用量大、光解能力弱、難降解等特點(diǎn)，其在環(huán)境中可以存在幾百甚至上千年，是一種持久性的有機(jī)污染物。微塑料易被環(huán)境中不同生物營養(yǎng)級(jí)所誤食，而在食物鏈傳遞和富集；同時(shí)隨著微塑料在環(huán)境中的與日俱增，其對(duì)生物體及生態(tài)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。微塑料主要通過呼吸作用、消化系統(tǒng)和皮膚進(jìn)入機(jī)體，對(duì)組織和器官產(chǎn)生毒害效應(yīng)；甚至還可能進(jìn)一步導(dǎo)致生物體的遺傳性病變、癌癥等疾病。

1 污水廠微塑料研究現(xiàn)狀

1.1 微塑料的處理與排放

污水處理工藝對(duì)微塑料具有很高的去除效果，可達(dá)到90%以上，這對(duì)于減少污水中的微塑料隨出水排放進(jìn)入自然水體具有重要意義，但由于生活污水排放量大，仍有大量的微塑料經(jīng)污水處理廠出水進(jìn)入水體中。所以，污水廠是微塑料進(jìn)入環(huán)境的重要途徑[1]。

根據(jù)研究，市政污水廠污泥富集約90%～98%的微塑料。但是，污水廠對(duì)微塑料的去除途徑只包括沉降、吸附、誘捕、攔截等，這些過程也僅使微塑料從廢水中轉(zhuǎn)移到污泥中。此外，在污水廠污泥處理過程中，微塑料的表面理化特性也會(huì)發(fā)生顯著變化，從而增強(qiáng)與重金屬、有機(jī)污染物、致病菌的相互作用，進(jìn)而加大污泥微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，污泥處置不當(dāng)將導(dǎo)致這些微塑料再次進(jìn)入環(huán)境中，造成微塑料的二次污染。

1.2 微塑料的類型及形態(tài)

污泥中微塑料主要來源于污水中微塑料的沉積與轉(zhuǎn)移，其微塑料的組成類型總體與污水相似。相關(guān)研究顯示，我國不同地域和城市污水處理廠被檢驗(yàn)出的微塑料呈現(xiàn)不同的種類和規(guī)律，其主要成分是滌綸、聚苯乙烯，聚丙烯、聚乙烯，形狀為透明或白色為主的顆粒。Li等[2]]研究發(fā)現(xiàn)，從顏色來看，污泥中微塑料的占比從高到底依次為白色、黑色、紅色、橙色、綠色和藍(lán)色等；對(duì)應(yīng)的比例分別為59.6%、17.6%、9.0%、3.3%、2.3%、1.7%等；從形狀組成來排序，分別為纖維狀、桿狀、薄膜狀、薄片狀，對(duì)應(yīng)的比例分別為63%、15%、14%、7.3%；從化學(xué)組成來看，微塑料主要有聚烯烴、丙烯酸纖維、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯等。Mahon等[3]也發(fā)現(xiàn)，污泥中微塑料的類型主要有高密度聚乙烯（HDPE）、PE、丙烯酸、聚酯、PP、PET、PA等.挪威8個(gè)污水處理廠的污泥微塑料，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28.9%。研究表明，未發(fā)現(xiàn)污泥中有粒徑大于500 μm的微塑料，而粒徑小于500 μm的微塑料主要為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚苯乙烯等。

1.3 對(duì)活性污泥中微塑料含量的研究

Li等[2]研究了我國28個(gè)污水處理廠，發(fā)現(xiàn)微塑料含量為1.6×103-56.4×103個(gè)／（kg干污泥），污泥中微塑料的平均含量為22.7×103個(gè)／（kg干污泥）。其他各國數(shù)據(jù)如下：德國污水廠污泥中，小于500 μm的合成塑料顆粒含量達(dá)到24 個(gè)／（kg干污泥）；俄羅斯污水處理廠中，污水中微塑料（紡織纖維）的數(shù)量為467 個(gè)／L。其中，1 L洗衣污水中大約有100多根纖維會(huì)通過洗滌衣物釋放到污水處理廠中；瑞典污水廠中微塑料含量達(dá)（16.7±1.96）個(gè)／（g濕重污泥）；Mahon等[3]發(fā)現(xiàn)，荷蘭污水廠污泥中微塑料的含量為4196-15385個(gè)／（kg干污泥）；通過挪威8個(gè)污水處理廠的污泥微塑料含量，計(jì)算出微塑料的平均豐度為6 077個(gè)／（kg干污泥）；Mason等對(duì)美國17個(gè)污水處理廠也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，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。

總之，不同國家、不同污水廠污泥的微塑料含量不一樣。但是，污水處理廠中大部分微塑料會(huì)進(jìn)入不同處理單元的污泥中，其含量可能與人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、造林面積、氣溫、降雨量等因素有關(guān)。同時(shí)，進(jìn)水中工業(yè)廢水比例、生化處理工藝、污泥脫水方式等工藝也會(huì)影響污泥微塑料的含量。

2 微塑料對(duì)活性污泥性能及微生態(tài)的影響研究

林旭萌[4]考察了聚醚砜（PES）微塑料及2，4-二氯苯酚（2，4-DCP）對(duì)厭氧顆粒污 泥疏松胞外聚合物（LB-EPS）和緊密胞外聚合物（TB-EPS）組分的影響，并利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)厭氧顆粒污泥的微生物群落及基因功能變化進(jìn)行了分析。通過高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)投加了PES或2，4-DCP實(shí)驗(yàn)組厭氧顆粒污泥的微生物豐度及多樣性均減少?；赑ICRUST分析發(fā)現(xiàn)，PES或2，4-DCP實(shí)驗(yàn)組中，污泥中能量代謝功能相關(guān)基因比對(duì)照組增多了0.25%-0.72%；而2，4-DCP實(shí)驗(yàn)組污泥中膜運(yùn)輸功能組相關(guān)基因豐度減少明顯。聚氯乙烯微塑料（PVC）在豐度為0-10，000個(gè)/ L時(shí)，其對(duì)污泥的短程硝化（PN）過程有影響。PVC通過抑制反應(yīng)堆中的氨的氧化細(xì)菌（AOB）和亞硝酸氧化細(xì)菌（NOB）活性來抑制PN過程，這可能是歸于PVC釋放的有毒化合物。由于AOB的抑制，微塑料的存在也減輕了N2O的溶解和氣體形式。厭氧顆粒污泥（AGS）對(duì)模型微塑料（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET-MPs））產(chǎn)生本能的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)表明，PET-MPs在相對(duì)較低水平（15MPL-1）下不影響AGS性能，而當(dāng)含量為75-300MPL-1時(shí)，PET-MPs導(dǎo)致COD去除效率和甲烷產(chǎn)量降低，短鏈脂肪酸（SCFA）積累和顆粒破損增加。細(xì)胞外聚合物物質(zhì)（EPS）分析表明，高濃度的PET-MPs抑制了EPS的產(chǎn)生。而微生物群落分析顯示，關(guān)鍵產(chǎn)酸菌種群和產(chǎn)甲烷菌長期接觸減少。Wei等[5]研究了聚乙烯（PE）微塑料影響活性污泥厭氧消化的機(jī)理，結(jié)果表明，較低水平的PE微塑料并沒有顯著影響甲烷的產(chǎn)生，但較高水平的PE微塑料使甲烷產(chǎn)量降低了。相應(yīng)地，微生物群落朝著不利于厭氧消化的方向移動(dòng)。Wei等聚氯乙烯（PVC）微塑料通過浸出含氧雙酚A，影響活性污泥厭氧消化的甲烷產(chǎn)生。研究表明，PVC微塑料含量為10 個(gè)/g TS時(shí)，甲烷產(chǎn)量顯著增加了5.9±0.1%，但較高水平的PVC微塑料（即20、40和60個(gè)/g TS）抑制了甲烷產(chǎn)量，這主要是因?yàn)殡p酚A（BPA）浸出對(duì)水解酸化過程產(chǎn)生顯著抑制作用導(dǎo)致的。

總的來說，不同種類、不同濃度水平的微塑料在不同條件下對(duì)活性污泥厭氧消化過程的影響不一樣。

3 結(jié)論

綜上所述，污水處理廠污泥中微塑料研究正成為國際上的研究熱點(diǎn)之一，但我國對(duì)微塑料的相關(guān)研究尚處于起步階段，相關(guān)研究較少。而國內(nèi)外關(guān)于污水廠污泥中常見微 塑料對(duì)活性污泥厭氧消化性能的全面研究也比較缺乏；活性污泥微生態(tài)對(duì)于常見微塑料的響應(yīng)機(jī)制、微生態(tài)在微塑料影響下其群落結(jié)構(gòu)的演替變化研究相對(duì)空白。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)不斷去研究、發(fā)現(xiàn)，為我國的微塑料研究做出貢獻(xiàn)。