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        飲用水中微塑料的檢測與去除技術(shù)研究進(jìn)展

        2022-08-10 10:02:16蒙岱均王超鵬魏鑫馨鄧慧萍
        凈水技術(shù) 2022年8期
        關(guān)鍵詞:中微濾膜飲用水

        蒙岱均,王超鵬,魏鑫馨,鄧慧萍,史 俊

        (同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092)

        塑料是一種多用途、重量輕、堅(jiān)固且透明的材料,適用于多種應(yīng)用。雖然塑料帶來了深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益[1],但由于塑料材料的高抗降解性,塑料廢物難以處理,塑料污染環(huán)境問題日益凸顯。全球每年塑料生產(chǎn)量已超過3億t,其中只有6%~26%的塑料制品被回收,多達(dá)74%的塑料垃圾最終通過各種途徑被排放到環(huán)境中[2]。

        在塑料垃圾中,有一類肉眼觀察不到的塑料微粒被定義為微塑料。微塑料的尺寸尚未建立明確的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn),在不同的研究中,具有多種尺寸標(biāo)準(zhǔn),直徑分別為小于10 mm[3]、小于5 mm、2~6 mm等,多數(shù)研究將直徑在5 mm以下的塑料顆粒稱為微塑料[4]。

        水體中的微塑料按來源不同可分為原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料是指在生產(chǎn)制造時(shí)期就小于5 mm的塑料制品,主要包括在化妝品、洗滌劑、塑料纖維、藥品中的塑料顆粒[5]。次生微塑料由較大的微塑料及合成材料碎解而成,這些塑料在經(jīng)過風(fēng)力、洋流、太陽輻射以及生物化學(xué)作用后,發(fā)生風(fēng)化碎裂和表面碎化,從而裂解成微塑料顆粒。目前,在河流湖泊、海洋,甚至人跡罕至的北極圈[6],均含有大量的塑料碎片。

        微塑料比表面積較大、體積小、重量輕,更易于吸附持久性有機(jī)污染物(POPs)、重金屬、致病微生物,是各種有毒物質(zhì)的理想載體。多項(xiàng)微塑料暴露試驗(yàn)的結(jié)果表明,微塑料被生物體攝取以后,由于尺寸較大,難以深入循環(huán)系統(tǒng),被生物體消化吸收[7]。有關(guān)動(dòng)物試驗(yàn)表明,微塑料可能積累在腸道并誘導(dǎo)免疫反應(yīng),在人體內(nèi)浸出化學(xué)有毒物質(zhì),從而導(dǎo)致人體內(nèi)毒素的積累[8]。

        研究表明,人體每年通過食物鏈攝入或吸入的微塑料潛在數(shù)量為74 000~12 100個(gè)[9],飲用水也是其中重要來源之一。一旦通過自來水?dāng)z入微塑料,人體就可能暴露于吸附在微塑料上的化學(xué)污染物和微塑料本身的有毒物質(zhì)。因此,微塑料可能會危害人體健康,自來水中的微塑料也不應(yīng)該被忽視。

        1 飲用水中的微塑料

        許多研究表明,在海洋和淡水環(huán)境中均存在微塑料,但很少有研究報(bào)道飲用水中的微塑料污染。據(jù)文獻(xiàn)查閱,目前僅有少量研究調(diào)查了飲用水中的微塑料含量,其研究方向主要為檢測飲用水水源、水廠出廠水、輸配水、龍頭水等的微塑料含量。

        Kosuth等[10]檢測了來自全球14個(gè)國家共159份龍頭水樣品及3份產(chǎn)地為美國的瓶裝水,這些龍頭水樣品中81%含有微塑料,且98.3%為長度在0.1~5 mm的纖維,微塑料個(gè)數(shù)豐度為0~61個(gè)/L,均值為5.45個(gè)/L;瓶裝水水樣中微塑料豐度為1.78~5.37個(gè)/L,平均豐度為3.57個(gè)/L。研究結(jié)果表明,發(fā)達(dá)國家較發(fā)展中國家的自來水中微塑料豐度更高,表明微塑料豐度與人口密度及水處理技術(shù)均有一定的聯(lián)系,但仍需要進(jìn)一步的比較證明。Pivokonsky等[11]檢測了位于捷克共和國3個(gè)水源不同的飲水廠處理前原水及處理后的水廠出廠水,研究結(jié)果表明,經(jīng)過處理后的出廠水中微塑料豐度遠(yuǎn)低于原水,平均去除率為80%,但其水廠檢出的微塑料豐度仍在243~684個(gè)/L。在Mintening等[12]的研究中,檢測了德國5個(gè)自來水廠飲用水處理供應(yīng)鏈中不同階段的水樣,包括原水、水廠出廠水、水表處飲用水及飲水廠供水區(qū)域的家庭龍頭水。結(jié)果表明2個(gè)水廠的原水中存在微塑料(0.3~0.7個(gè)/L),3個(gè)水廠出廠水中含有微塑料(0.03~0.05個(gè)/L),4個(gè)水表處飲用水存在微塑料(0.03~0.3個(gè)/L),而用戶龍頭水中均不存在微塑料。通過對這些微塑料定性分析,飲水廠中儲水罐中的環(huán)氧樹脂涂料、配水管道中的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)及聚酰胺(PA)是飲用水中微塑料的主要來源。Tong等[13]使用尼羅紅染色法和顯微拉曼光譜法檢驗(yàn)了來自中國不同地區(qū)家庭用水的共38份龍頭水水樣,其中36份水樣均被檢測出微塑料,龍頭水水樣中的微塑料豐度為0~1 247個(gè)/L,平均豐度為440個(gè)/L。Kankanige等[14-15]使用尼羅紅染色的方法檢測了泰國的龍頭水及瓶裝水,表明龍頭水中微塑料豐度為68~124個(gè)/L,并按不同尺寸進(jìn)行分類,最終得出小尺寸的微塑料(6.5~53 μm)豐度占比最大(58%)的結(jié)論;在一次性瓶裝水中微塑料豐度為(140±19)個(gè)/L,在玻璃瓶裝水中微塑料豐度為(52±4)個(gè)/L。表1為部分國家龍頭水微塑料豐度。

        不同研究的結(jié)果差異較大,這可能是由多種因素引起的,包括樣品的總量、檢測方法、水源(地表水、地下水、融雪水)及水處理技術(shù)水平、給水管道材料、人口經(jīng)濟(jì)情況等。我國建筑內(nèi)飲用水給水管道主要使用塑料管道,這些塑料管道也會增加龍頭水中出現(xiàn)微塑料的可能性。

        2016年中國營養(yǎng)協(xié)會建議我國成年人應(yīng)每日至少飲用1 500~1 700 mL水。假設(shè)我國成年人每日飲用1 500 mL的水,參照Tong等[13]的研究,飲用水中微塑料平均豐度為440個(gè)/L,則我國成年人每日將攝入多達(dá)660個(gè)微塑料。目前,尚未出臺對飲用水中微塑料進(jìn)行限制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),但考慮到人們對水質(zhì)要求的不斷提高,飲用水中微塑料污染需要被給予更多的關(guān)注。此外,自來水廠的常規(guī)處理方法能否有效去除微塑料、針對不同類型的水源開發(fā)不同的深度處理技術(shù)等問題均有待深入研究。

        2 飲用水中微塑料預(yù)處理與檢測方法的研究

        2.1 微塑料的分離方法

        2.1.1 過濾與篩分法

        過濾和篩分的根本目的在于液體中微塑料物質(zhì)的提取,從而方便進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)工作(如定量或定性試驗(yàn))。由此可見,過濾和篩分的過程及選擇將直接影響到定量和定性試驗(yàn)的結(jié)果,不可省略。從根本原理上,過濾和篩分的原理是膜分離,即選用不同孔徑的濾膜搭配不同的過濾設(shè)施,從而篩分出液相中的微塑料。在樣本獲取的過程中,有許多試驗(yàn)項(xiàng)目選擇使用較小孔徑的拖網(wǎng)以初步分離水體中的雜質(zhì),例如一個(gè)卡塔爾的試驗(yàn)中用了長為2 m、孔徑為120 μm的拖網(wǎng),拖網(wǎng)張開的直徑為0.5 m,初步分離水體中微塑料[16]。

        表1 部分國家龍頭水微塑料豐度Tab.1 Microplastics Abundance of Tap Water in Several Countries

        在實(shí)驗(yàn)室中,過濾和篩分的過程往往采用真空泵和不同孔徑的濾膜搭配的方法。目前多數(shù)微塑料的試驗(yàn)中采用的是十至幾十μm的孔徑[17],這個(gè)孔徑范圍的濾膜截留下的微塑料更有利于顯微鏡下的目視檢查與統(tǒng)計(jì)。在微塑料的過濾篩分中,常常采用不同孔徑的濾膜對水體進(jìn)行多次過濾,采集不同粒徑范圍的塑料微粒,便于后續(xù)研究的展開[18],最小的濾膜孔徑一般決定了研究中固相顆粒的最小尺寸。

        以Wang等[19]的試驗(yàn)為例,在試驗(yàn)過程中,消化后的樣品先通過一系列5 μm的聚四氟乙烯(PTFE)膜(47 mm,Merck Millipore公司生產(chǎn)),然后通過了孔徑為0.22 μm的濾膜。兩次過濾的目的是降低篩孔尺寸,使整個(gè)樣品通過過濾器而不會堵塞,這在Pivokonsky等[11]研究中可以找到結(jié)論。

        微塑料研究中通常使用的濾膜有醋酸纖維濾膜、硝酸纖維濾膜、玻璃纖維濾膜等水系膜[18],濾膜的材質(zhì)也會對微塑料的過濾篩分有不小的影響。在過濾中,為了使微塑料更為完全地留在濾膜上,一般應(yīng)在轉(zhuǎn)移樣品過程中多次潤洗器具,防止微塑料在器壁上的殘留。

        2.1.2 密度分離浮選法

        密度分離利用塑料密度普遍較低的特性,在原水樣本中含有大量泥沙顆粒等雜質(zhì)的情況下,在密度處于泥沙與塑料中間的選擇液中自然分離,從而獲取清液中的微塑料。生活中常見的微塑料類型及密度如表2所示。

        表2 常見微塑料類型及密度Tab.2 Common Microplastic Types and Density

        可見,這些常見塑料的密度基本小于1.2 g/cm3,只有聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯密度大于1.2 g/cm3。在室溫25 ℃下,飽和氯化鈉溶液的密度約為1.2 g/cm3,可以較好地區(qū)分塑料與泥沙顆粒,又因其具有綠色環(huán)保、廉價(jià)易配置的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于微塑料的密度分離中。除飽和氯化鈉溶液以外,NaI、ZnCl2、CaCl2和多鎢酸鈉(SPT,3Na2WO4·9WO3·H2O)溶液也可以選用,但由于其價(jià)格昂貴以及可能會造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等問題,目前只有少數(shù)研究使用。

        一些研究則采用專門設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置,通過優(yōu)化流態(tài)[20-22]、增加氣浮選擇[23-24]的方式提高微塑料的分離效率。

        2.1.3 消解法

        飲用水較河流水樣品與海洋水樣品整體水質(zhì)更為干凈,水體中有機(jī)物成分也極少,因此,在飲用水中微塑料的檢測較少使用消解法。

        消解的目的在于去除液相中起到干擾性質(zhì)的有機(jī)物。大部分試驗(yàn)的目前主流處理方法中,目檢法仍占據(jù)很大的比例,因此,對于液相中相似體積的、容易起到干擾鑒別作用的有機(jī)物應(yīng)提前予以去除。

        去除水體中有機(jī)物的方法主要有2種:化學(xué)消解法和酶處理法,其中又以化學(xué)消解法最受青睞[18]。消解劑選擇的過程中,主要需要注意的是對微塑料是否具有消解作用。過氧化氫是常用的氧化消毒劑,成分簡單,同時(shí)對大多數(shù)人工聚合物都沒有反應(yīng)關(guān)系,因此,采用30%過氧化氫作為消解劑的做法被廣泛使用。在Imhof等[25]的試驗(yàn)中,也嘗試將HNO3與過氧化氫勾兌以提高其氧化性,但研究發(fā)現(xiàn),生活中常見的尼龍等塑料材質(zhì)的結(jié)構(gòu)容易在強(qiáng)酸下發(fā)生改變,因此,Carr等[26]建議使用8.25%的NaClO代替HNO3進(jìn)行氧化消解,也有研究表示可以用KOH代替過氧化氫進(jìn)行消解[27]。

        2.2 微塑料的定性

        2.2.1 光譜分析法

        光譜分析法是目前使用較多的定性分析方法之一。常見的光譜分析法有拉曼光譜法、傅里葉變換紅外光譜分析法(FTIR)以及掃描電鏡-能量色散光譜法。在原理上,光譜分析法都大同小異,即通過不同的光譜分析樣品中的特征官能團(tuán)或分子骨架,并以此為依據(jù)判斷分析對象是否為微塑料。掃描電鏡法稍微有所不同,因?yàn)閽呙桦婄R可以直接觀測微塑料表面的特征,也可大致判定是否為微塑料,并利用能譜儀進(jìn)行最終確定。

        光譜分析法的優(yōu)點(diǎn)是不會對樣品有損毀,少量樣品即可完成多個(gè)參數(shù)的分析。缺點(diǎn)是整個(gè)分析時(shí)間較長,且需要一定的集中力。需要注意的是,光譜分析法的媒介是光線,對樣品表面的清潔程度要求很高,變相提高了預(yù)處理的要求[18]。微塑料的尺寸普遍較小,因此,常以顯微鏡與光譜分析法連用,稱為顯微-紅外光譜法、顯微-拉曼光譜法。在試驗(yàn)中,這2種方法通常互為補(bǔ)充[28],其比較如表3所示[18]。

        表3 常用光譜分析法比較Tab.3 Comparison of Common Spectral Analysis Methods

        在最終的光譜圖中,得到的是不同特征峰的數(shù)目、位置、峰寬等信息,可將這些信息與樣本庫中各類塑料的特征峰數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并設(shè)置一個(gè)相似度界限,超過該界限即可視為微塑料,此界限閾值也可根據(jù)不同的試驗(yàn)情況進(jìn)行調(diào)整[29-35]。

        大部分研究中研究的微塑料尺寸均為μm級別(粒徑小于1 μm的塑料顆粒),由此顯微-拉曼光譜分析法與顯微-傅里葉變換紅外光譜的應(yīng)用也最為廣泛。

        2.2.2 形狀辨析法

        通過對日常水體中微塑料形狀、外觀、種類、顏色和腐蝕程度等可視特征的總結(jié),可以在顯微鏡下進(jìn)行快速微塑料定性。對微塑料的外觀形狀特征總結(jié)如表4所示。

        表4 微塑料外觀形狀特征常用描述Tab.4 Common Description of Appearance Shape Features for Microplastics

        若是樣品中存在過多的雜質(zhì),會影響到形狀辨析法的分析,降低分析的準(zhǔn)確率,因此,形狀辨析法對樣品的純凈度有一定的要求,這樣在一定程度上提高了對預(yù)處理水平的要求。微塑料的主要特性之一是尺寸小,普通的光學(xué)顯微鏡很難捕捉到微塑料表面的形狀特征,目前主流的方法是使用掃描電鏡進(jìn)行輔助,常用的方法有掃描電鏡-能量色散X射線聯(lián)用分析技術(shù)(SEM-EDS)和環(huán)境掃描電子顯微鏡-能量色散X射線聯(lián)用分析技術(shù)(ESEM-EDS),不僅可以觀察微塑料的表面特征,還可以分析微塑料的元素組成[36]。

        值得一提的是,不同環(huán)境條件下的樣品中微塑料的形狀特征不盡相同,例如在生物種類豐富的樣品中,微塑料受到的生物腐蝕往往更加嚴(yán)重。因此,采用形狀辨析法前需要對樣品以及樣品中微塑料的來源進(jìn)行綜合分析,再結(jié)合已有的相關(guān)外觀描述的記載,再進(jìn)行形狀辨析,可有效提高定性的成功率。

        2.3 微塑料的定量

        2.3.1 目檢法

        人眼能夠識別的最小直徑約為1 mm,因此,直接的肉眼觀察在微塑料試驗(yàn)中應(yīng)用較少。一般觀察微塑料時(shí)會借助光學(xué)顯微鏡乃至電子顯微鏡的幫助,同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與微塑料的性質(zhì)、外觀、裂縫分布等性質(zhì)進(jìn)行判斷。

        將掃描電鏡(SEM)與能量色散X射線譜(EDS)進(jìn)行聯(lián)用,不僅能對微塑料的形狀外觀進(jìn)行表征,而且可以進(jìn)一步分析微塑料的元素組成,達(dá)到定量定性同步檢測的效果[37]。

        目檢統(tǒng)計(jì)法最顯著的缺點(diǎn)是主觀性過強(qiáng),不同檢測人員間可能有不同的檢測標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)開始前必須統(tǒng)一微塑料的判別標(biāo)準(zhǔn)。但即使如此,不同觀測條件下,人為的主觀判斷也很難統(tǒng)一,因此,目檢統(tǒng)計(jì)的結(jié)果一般應(yīng)進(jìn)一步通過相應(yīng)儀器進(jìn)行定性,這同時(shí)也限制了目檢統(tǒng)計(jì)法的應(yīng)用。

        2.3.2 熱分析法

        熱分析法既是一種定量方法,也是一種定性方法,這兩種方法是連續(xù)聯(lián)系在一起、同步完成的。原理上,熱分析法定性是通過高溫使物質(zhì)微量揮發(fā),收集揮發(fā)的部分,再通過色譜分析或質(zhì)譜分析的方法對樣品進(jìn)行定性分析,實(shí)質(zhì)上核心步驟在于色譜/質(zhì)譜分析。在這之后,可以同步進(jìn)行熱分析定量。原理上是可以測量樣品揮發(fā)前后質(zhì)量的改變,以重量為單位為微塑料定量,但這樣的結(jié)果較為粗糙,目前可證的結(jié)論較少。另一種定量分析方法是與傅里葉紅外光譜聯(lián)用,此方法原理簡單,且儀器要求不高,易于普及。但目前該方法仍在起步階段,標(biāo)準(zhǔn)曲線的缺乏是目前使用此方法最大的局限,仍然需要時(shí)間去完善。熱分析法也有缺點(diǎn),大多數(shù)熱分析法需要對微塑料顆粒逐個(gè)分析,因此,一般不適用于大量樣品的定量。

        2.3.3 熒光法

        熒光法可以標(biāo)記肉眼難以察覺的微塑料,以增強(qiáng)識別的客觀性。總體來說,熒光法是對目檢統(tǒng)計(jì)法的一種強(qiáng)化。優(yōu)點(diǎn)是提高了微塑料的辨識性,但缺點(diǎn)是這種依賴于微塑料中人工添加劑的鑒別不具有普遍性,因?yàn)椴⒎撬形⑺芰隙己心茉谧贤夤庀鲁尸F(xiàn)熒光的添加劑。目前,熒光統(tǒng)計(jì)法仍處于初步階段,原因在于沒有足夠的研究證明一種熒光物質(zhì)對微塑料有普遍的適應(yīng)性。目前使用熒光法更多在于針對目標(biāo)物質(zhì)的研究,染色劑的染色效果須具有特異性,因此,熒光統(tǒng)計(jì)法某種程度上僅是針對目檢法的優(yōu)化。

        Erni-Cassola等[38]使用尼羅紅染料對微塑料進(jìn)行染色,在顯微鏡觀察下人工合成的微塑料顆粒均發(fā)出綠色熒光,從而證明了尼羅紅在檢測和定量小型微塑料的實(shí)用性;但熒光強(qiáng)度與塑料種類和厚度有關(guān),并存在有假陽性的風(fēng)險(xiǎn)。因此,熒光法需與熱分析法聯(lián)用才能達(dá)到準(zhǔn)確鑒別微塑料的目的。

        2.4 檢測方法小結(jié)

        在微塑料的定性檢測上,雖然目前仍有許多研究采用簡單實(shí)用的形狀辨析法,但以FTIR為代表的新型檢測方法已經(jīng)逐漸走上舞臺。形狀辨析法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都十分明顯,優(yōu)點(diǎn)是簡單方便、適用情況廣,但缺點(diǎn)是判斷依據(jù)過于主觀,容易發(fā)生誤判。Hidalgo-Ruz等[39]曾利用FTIR鑒定形狀辨析法鑒定得到的“微塑料”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確率僅為30%。目前而言,形狀辨析法雖然使用范圍廣,但是準(zhǔn)確率堪憂,更適用于需要快速得到大致結(jié)論的場合;另一方面,F(xiàn)TIR等新型方法也正逐漸被更多研究所采用,未來或許會成為主流。

        在微塑料的定量檢測中,目前主流的檢測方法還是目視檢查法,因?yàn)槠湓砗唵?、操作門檻較低。但缺點(diǎn)在于判斷主觀、工作量較大,且人工肉眼操作容易錯(cuò)記漏記產(chǎn)生誤差。主要原因在微塑料的定量檢測方面仍未出現(xiàn)一個(gè)簡單易操作且令大多數(shù)研究者信服的測量手段,大多數(shù)研究者更愿意使用原始但更成熟的方法。目前熒光法和熱分析法或許是一個(gè)突破方向,但它們都有各自的缺陷,熒光法仍難找到一種熒光物質(zhì)對微塑料有普遍的適應(yīng)性,熱分析法對樣品的損壞也是一些研究中無法承受的。微塑料的定量檢測上仍有許多可能性亟待挖掘。

        3 飲用水中微塑料去除的研究

        Pivokonsky等[11]檢測了位于捷克共和國3個(gè)水源不同的飲水廠處理前的原水及處理后的水廠出廠自來水,發(fā)現(xiàn)出廠水中微塑料豐度相比原水下降(表5)。

        表5 不同工藝對微塑料去除比較[11]Tab.5 Comparation of Different Treatment Processes for Removal Efficiency[11]

        以上結(jié)果提示目前擁有的水處理工藝在一定程度上可以去除微塑料,但值得注意的是,在出廠水中,仍存在有相當(dāng)大數(shù)量的微塑料[(338±76)~(628±28)個(gè)/L],且小尺寸的微塑料剩余比例更高。此外,微塑料的組成中,聚丙烯(PP)、熱塑性聚酯(PET)、PE的占比較高,因此,有必要開展針對單一工藝下特定工況的微塑料去除研究,以便更好地掌握微塑料顆粒的行為。目前僅有少量研究特定工況下微塑料的去除,分為傳統(tǒng)的混凝與膜處理中的超濾。

        為了解當(dāng)前飲用水處理工藝對PE的去除率,Ma等[40-41]以PE為理想污染物,研究了微塑料顆粒在混凝和超濾過程中的行為,以氯化鐵和氯化鋁為混凝劑,使用差量法對微塑料進(jìn)行定量,對不同顆粒尺寸的PE進(jìn)行燒杯試驗(yàn),試驗(yàn)表明,以氯化鋁作為混凝劑的試驗(yàn)組PE去除率相對較高;PE的粒徑越小,去除率越高。此外,PE去除率幾乎不受溶液離子強(qiáng)度、天然有機(jī)物(以腐植酸為代表)濃度的影響;在特定條件下添加助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)會對去除率產(chǎn)生顯著影響;當(dāng)混凝劑濃度較高時(shí),PAM的添加可以顯著改善PE的去除率,然而混凝劑用量較低時(shí),無論是添加陰離子PAM還是陽離子PAM,對去除率幾乎無影響。值得關(guān)注的是,在pH值為7.0,使用高劑量的氯化鐵和陰離子PAM(2 mmol/L FeCl3·6H2O+15 mg/L PAM)的情況下,混凝階段的PE去除率達(dá)到90.91%。夏心悅等[42]更廣泛地研究了不同類型的塑料顆粒[PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PE]以及水力攪拌速度對微塑料去除率的影響,經(jīng)多因素正交試驗(yàn)后得到影響微塑料去除效果的主次因素依次為聚合氯化鋁(PAC)投加量、pH、PAM投加量、水力快速攪拌條件。

        在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中高達(dá)15 mg/L的PAM添加量無法運(yùn)用于生產(chǎn),而正常工況對應(yīng)的混凝劑、PAM的投加量對各尺寸的PE顆粒去除率均不足10%。因此,可以初步推測混凝并不是當(dāng)前水處理工藝中去除微塑料的主要流程。對沉淀、過濾工藝下微塑料的去除特征還需要更深入研究,值得注意的是,微塑料的物理性質(zhì)與水中固體懸浮顆粒相似,因此,推測過濾很可能是去除微塑料的主要環(huán)節(jié)。

        目前,得益于膜成本的下降,膜技術(shù)正在不斷運(yùn)用于水處理工藝之中。根據(jù)超濾膜的孔徑(nm級)分析,超濾能夠完全去除μm級的微塑料,因此,對于超濾而言,更應(yīng)該關(guān)注其膜污染情況和清潔工藝。Ma等[40]研究了在超濾過程中不同工況下的膜污染情況,研究發(fā)現(xiàn)膜污染隨混凝劑用量增大而嚴(yán)重,PE顆粒越大,膜污染越輕微,但對于濾餅層的成因有待進(jìn)一步分析。

        綜上,根據(jù)目前研究,微塑料能夠部分被目前飲用水處理工藝去除,且去除率尚可,但尚未明確主要的去除單元。因而,在處理后微塑料含量不高的情況下,保持現(xiàn)有工藝即可。對過高的可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的微塑料含量,目前已有超濾技術(shù)可用于微塑料的有效去除。

        4 展望

        微塑料作為新興污染物,目前研究多集中于海水及淡水環(huán)境中的微塑料,對飲用水中微塑料卻鮮有涉及。未來應(yīng)給予飲用水中的微塑料更多的關(guān)注,需要更多統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)飲用水中微塑料的高質(zhì)量數(shù)據(jù),從而更好地了解潛在暴露情況,為人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估提供信息,同時(shí)也要完善相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn),以滿足人們對飲用水水質(zhì)不斷提升的要求。

        由于應(yīng)用環(huán)境與采樣條件的不同,不同研究采用了不同的檢測方法,目前為止仍沒有一個(gè)公認(rèn)的檢測方案。但多種多樣的檢測技術(shù)均有其亮眼之處,尤其是在某些檢測步驟上,實(shí)用性與簡便性已經(jīng)逐漸形成了共識。同時(shí)也有許多標(biāo)準(zhǔn)化檢測手段正在采用可作為模板的數(shù)據(jù),在不久的未來,有關(guān)微塑料的檢測技術(shù)將會逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)與共識。

        尚未有行之有效處理飲用水中的微塑料的手段,因此,目前研究多著眼于已有工藝對其處理能力的研究,更為深入地針對具體某項(xiàng)工藝的研究正在逐步開展,但很明顯的結(jié)論是,目前已有水處理技術(shù)基本上能夠有效處理微塑料,但需要開展不同工況下的研究。

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