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淡水環(huán)境中新污染物的污染現(xiàn)狀及治理研究

2025-03-03 00:00:00費(fèi)小芹李昕婧呂楚岫李玄
中國(guó)資源綜合利用 2025年1期
關(guān)鍵詞:污染現(xiàn)狀治理策略生態(tài)環(huán)境

摘要:主要綜述淡水環(huán)境中新污染物的污染現(xiàn)狀,分析新污染物的來(lái)源、種類及其對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響,并探討當(dāng)前針對(duì)新污染物的治理策略和技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn),淡水環(huán)境中新污染物的檢出頻率和類型逐漸增多,對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此,提出綜合性的治理建議,以期為淡水環(huán)境新污染物的有效管理和控制提供參考。

關(guān)鍵詞:淡水環(huán)境;新污染物;污染現(xiàn)狀;治理策略;生態(tài)環(huán)境

中圖分類號(hào):X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008-9500(2025)01-0-03

Research on the Pollution Status and Treatment of New Pollutants in Freshwater Environment

Abstract: This article mainly summarizes the pollution status of new pollutants in freshwater environments, analyzes the sources, types, and impacts of new pollutants on freshwater ecosystems, and explores current treatment strategies and technologies for new pollutants. Research has found that the detection frequency and types of new pollutants in freshwater environments are gradually increasing, posing potential risks to the ecological environment and human health. Therefore, comprehensive governance recommendations are proposed to provide reference for the effective management and control of new pollutants in freshwater environments.

Keywords: freshwater environment; new pollutants; current pollution situation; governance strategy; ecological environment

隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展,淡水環(huán)境中的污染物種類日益復(fù)雜,除了傳統(tǒng)的重金屬、有機(jī)物等污染物,新污染物如持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、抗生素以及微塑料等也逐漸成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。這些新污染物具有隱蔽性、廣泛性、環(huán)境持久性以及慢性健康效應(yīng),給淡水生態(tài)系統(tǒng)安全與人類健康帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。因此,全面掌握淡水環(huán)境新污染物污染狀況,探討有效的治理策略與技術(shù)來(lái)保護(hù)淡水資源和維持生態(tài)安全。

1 淡水環(huán)境中新污染物的污染現(xiàn)狀

淡水環(huán)境作為地球生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán),正面臨來(lái)自新污染物的嚴(yán)重威脅。新污染物的種類非常豐富,包括藥物和個(gè)人護(hù)理用品、內(nèi)分泌干擾物、全氟和多氟烷基物質(zhì)以及微塑料等,它們?cè)诘鷳B(tài)系統(tǒng)中的污染表現(xiàn),引起了人們的關(guān)注。

1.1 藥品和個(gè)人護(hù)理用品類型的新污染物

隨著生活水平的不斷提高,人們對(duì)醫(yī)療的要求也越來(lái)越高,藥品和個(gè)人護(hù)理用品的用量也大大增加。日常生活中,人們所用的抗生素、鎮(zhèn)痛藥,經(jīng)人體代謝,一些尚未充分吸收的活性成分經(jīng)污水排放系統(tǒng)流入淡水環(huán)境。污水處理時(shí),常規(guī)污水處理工藝通常不能有效除去這些物質(zhì)[1]。研究顯示,較多城市河流和湖泊中均檢出藥品殘留。這些殘留物會(huì)影響水生生物,如擾亂魚類內(nèi)分泌系統(tǒng)和影響繁殖能力。

1.2 內(nèi)分泌干擾物類型的新污染物

內(nèi)分泌干擾物的出現(xiàn)也是個(gè)很大的難題。在工業(yè)制造過程中,釋放的某些化學(xué)成分如雙酚A,在塑料產(chǎn)品和食品包裝等多種材料中均有廣泛的分布。這些東西被利用、拋棄或者被分解時(shí),就有向環(huán)境釋放的危險(xiǎn)。在淡水的生態(tài)環(huán)境下,雙酚A和其他種類的內(nèi)分泌干擾物能夠附著在微粒上或在水中溶解來(lái)實(shí)現(xiàn)遷移,從而干擾淡水生物內(nèi)分泌系統(tǒng),使生物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育失常。例如,在某些被污染海域,雄性魚類表現(xiàn)出雌性化特點(diǎn),嚴(yán)重影響魚類種群正常繁殖和生態(tài)平衡。

1.3 全氟和多氟烷基物質(zhì)類型的新污染物

全氟和多氟烷基物質(zhì)因其特殊的化學(xué)屬性,能夠作為防水涂層和消防泡沫等廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和人們的日常生活。多氟烷基物質(zhì)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、持久性好、不易降解等特點(diǎn),可隨雨水沖刷和工業(yè)廢水的排放而流入淡水系統(tǒng)。進(jìn)入淡水環(huán)境后,多氟烷基物質(zhì)在生物體中積累并產(chǎn)生生物放大效應(yīng)。位于食物鏈上層的生物體內(nèi)的多氟烷基物質(zhì)濃度明顯高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物,這可能給淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性帶來(lái)隱患。

2 新污染物對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響

新污染物在淡水生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生了許多廣泛而又深刻的影響,從生物個(gè)體到生態(tài)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與功能均受到不同程度的影響。

2.1 影響浮游生物生長(zhǎng)與繁殖

對(duì)浮游生物來(lái)說(shuō),新污染物也是有害的。微塑料可能妨礙浮游生物攝食與活動(dòng)。當(dāng)浮游生物誤食微塑料時(shí),消化系統(tǒng)有可能發(fā)生阻塞而不能正常地?cái)z取與消化食物,進(jìn)而影響它們的生長(zhǎng)與繁殖。而浮游生物體中新污染物的累積可能通過食物鏈傳遞而作用于較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物。例如,某些浮游動(dòng)物累積的重金屬、有機(jī)污染物等在小型魚類的捕食作用下進(jìn)入大中型魚類,然后在食物鏈整體上持續(xù)富集[2]。

2.2 改變種群結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)

從種群水平來(lái)看,新污染物改變了種群結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)。某些種類繁殖率因?yàn)樯诚到y(tǒng)受到新污染物擾亂而降低。例如,一些淡水貝類受內(nèi)分泌干擾物的影響,繁殖能力明顯減弱,幼體成活率降低,導(dǎo)致種群數(shù)量漸減。種群數(shù)量上的改變,可能破壞淡水生態(tài)系統(tǒng)原有物種平衡。如果某些關(guān)鍵生物種類的數(shù)量急劇下降,還可能會(huì)觸發(fā)一系列的連鎖反應(yīng),從而對(duì)依賴這些物種生存的其他生物產(chǎn)生不良影響。

3 淡水環(huán)境中新污染物治理的方法

3.1 加強(qiáng)源頭管控

加強(qiáng)源頭管控作為解決淡水環(huán)境新污染物治理問題的一項(xiàng)重點(diǎn)策略,涉及多層面舉措。其目的是從源頭減少新污染物生成與釋放,以切實(shí)減輕對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)造成的損害[3]。

3.1.1 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的管控

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域必須嚴(yán)格管控新污染物的應(yīng)用。對(duì)于如全氟和多氟烷基物質(zhì)這類具有高度持久性和生物累積性的化學(xué)物質(zhì),政府以及相關(guān)行業(yè)主管部門應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)格的使用限制條件。例如,在一些非必要領(lǐng)域(食品包裝涂層等)中,逐步淘汰多氟烷基物質(zhì)的使用,鼓勵(lì)企業(yè)尋找更環(huán)保的替代品。同時(shí),對(duì)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生新污染物的企業(yè),應(yīng)強(qiáng)制性地要求他們使用清潔生產(chǎn)技術(shù),從根本上降低新污染物產(chǎn)生量。改進(jìn)生產(chǎn)工藝、優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件等措施也可進(jìn)一步降低藥品和個(gè)人護(hù)理品生產(chǎn)過程中有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生量。以制藥行業(yè)為例,研發(fā)新的合成路線和綠色化學(xué)技術(shù)來(lái)降低污水中藥物成分殘留量。

3.1.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的管控

產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到產(chǎn)品全生命周期中的環(huán)境影響,特別是可能排放的新污染物。在制造塑料產(chǎn)品時(shí),應(yīng)該避免使用含有內(nèi)分泌干擾物的添加物,并設(shè)計(jì)可以降解或易回收的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。例如,研制新型可生物降解塑料以降低微塑料源頭排放。同時(shí),將產(chǎn)品可能包含的新污染物成分清晰地標(biāo)示于產(chǎn)品標(biāo)簽,增加消費(fèi)者知情權(quán),使消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的購(gòu)買與使用做出更加環(huán)保的抉擇。

3.2 完善監(jiān)測(cè)技術(shù)體系

完善監(jiān)測(cè)技術(shù)體系是對(duì)淡水環(huán)境新污染物進(jìn)行有效控制的關(guān)鍵,可以為人們精準(zhǔn)把握新污染物類型、濃度、分布和變化趨勢(shì)等提供重要支撐,進(jìn)而為做出科學(xué)、合理的治理決策奠定基礎(chǔ)。

3.2.1 構(gòu)建綜合監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系

從監(jiān)測(cè)目標(biāo)上看,對(duì)于淡水環(huán)境中的各種新污染物,需要構(gòu)建更為綜合的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)通常側(cè)重于常規(guī)的物理、化學(xué)參數(shù)(酸堿度、溶解氧、化學(xué)需氧量等)和一些常見的重金屬污染物,對(duì)于新污染物的關(guān)注不足。因此,需要把藥物和個(gè)人護(hù)理用品、內(nèi)分泌干擾物、全氟和多氟烷基物質(zhì)以及微塑料等新污染物納入監(jiān)測(cè)目標(biāo)。例如:對(duì)于藥物和個(gè)人護(hù)理用品,應(yīng)監(jiān)測(cè)淡水環(huán)境下常用抗生素、鎮(zhèn)痛藥及降壓藥的濃度;對(duì)多氟烷基物質(zhì)而言,需要分析不同鏈長(zhǎng)、不同結(jié)構(gòu)的多氟烷基物質(zhì)化合物含量。這需要繼續(xù)擴(kuò)大監(jiān)測(cè)目標(biāo)污染物清單以應(yīng)對(duì)新的污染形勢(shì)。就監(jiān)測(cè)方法而言,需要發(fā)展與應(yīng)用更為精準(zhǔn)與靈敏的分析技術(shù)。對(duì)于新污染物,它們?cè)诘h(huán)境中的濃度通常很低,傳統(tǒng)的分析方法通常無(wú)法滿足監(jiān)測(cè)要求。因此,應(yīng)當(dāng)廣泛采納如高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等前沿技術(shù)。這些技術(shù)以高分辨率和高靈敏度精確探測(cè)微量新污染物。同時(shí),對(duì)于微塑料的監(jiān)測(cè),需要開發(fā)專門的方法,如采用傅里葉變換紅外光譜或拉曼光譜技術(shù)來(lái)識(shí)別微塑料的種類和表面化學(xué)性質(zhì),利用顯微鏡技術(shù)與圖像分析軟件相結(jié)合,測(cè)定微塑料尺寸和數(shù)量。

3.2.2 新污染物采樣策略

采樣策略中應(yīng)考慮淡水環(huán)境復(fù)雜、新污染物分布特征等因素。淡水生態(tài)系統(tǒng)是由河流、湖泊、水庫(kù)以及濕地等各種水體組成,其中新污染物分布不均。對(duì)河流而言,應(yīng)根據(jù)其流量、流速和支流匯入情況,合理布設(shè)取樣點(diǎn),其中包括上、中、下游及不同河岸位置的取樣點(diǎn),從而整體的認(rèn)識(shí)與分析河流新污染物的運(yùn)移與擴(kuò)散趨勢(shì)。對(duì)于湖泊、水庫(kù)而言,由于大量新污染物將富集于沉積物,應(yīng)考慮水體分層現(xiàn)象而采集不同水深水樣并同步取樣湖底沉積物。另外,對(duì)濕地這一特殊淡水生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)注意水生植物和土壤中新污染物的累積,并采集相關(guān)樣品加以分析。

3.3 利用生物修復(fù)

生物修復(fù)是淡水環(huán)境中針對(duì)新污染物的綠色可持續(xù)污染控制手段,利用生物代謝活動(dòng)降解、轉(zhuǎn)化或者清除新污染物,它對(duì)被污染的淡水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)顯示出了很大的潛力。

3.3.1 微生物修復(fù)

就微生物修復(fù)而言,自然界有大量微生物對(duì)新污染物有降解作用。例如,有些細(xì)菌和真菌有能力分解藥物和個(gè)人護(hù)理品中的某些有機(jī)物質(zhì)。這群微生物利用其內(nèi)部的特定酶機(jī)制,能夠逐漸將復(fù)雜的藥物分子轉(zhuǎn)化為無(wú)害的小分子化合物。對(duì)于藥物和個(gè)人護(hù)理用品中的抗生素類而言,某些微生物可通過水解和氧化反應(yīng),破壞抗生素活性結(jié)構(gòu)而使其喪失藥理活性。在實(shí)踐中,可將特定微生物菌劑添加在受污染的水體中,以提高其降解能力。例如,在污水處理廠的尾水排放口附近水域(通常存在一定數(shù)量的藥物和個(gè)人護(hù)理用品殘留),投加經(jīng)過篩選和培養(yǎng)的高效降解菌,可以有效降低水中藥物和個(gè)人護(hù)理用品的濃度。同時(shí),要改善微生物修復(fù)效果還需優(yōu)化環(huán)境條件,調(diào)節(jié)水體酸堿度、溫度、溶解氧,營(yíng)造一個(gè)利于微生物生長(zhǎng)與代謝的環(huán)境。例如,對(duì)某些好氧降解微生物而言,適當(dāng)提高水體中溶解氧含量能夠顯著加快它們降解新污染物的速率。

3.3.2 植物修復(fù)

在生物修復(fù)中,植物修復(fù)又是最主要的方法。很多水生植物對(duì)新污染物都有吸收、富集的功能。例如,鳳眼蓮(水葫蘆)對(duì)于某些重金屬及有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的吸附作用。其發(fā)達(dá)的根系有利于微生物附著并在根際形成微生物群落。該群落內(nèi)微生物和植物互相合作降解新污染物。植物從根系中攝取新污染物并向體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、累積,而根際微生物則能分解植物根系產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì),從有機(jī)物質(zhì)中獲得能源,進(jìn)一步降解新污染物。在受到全氟和多氟烷基物質(zhì)污染的淡水環(huán)境中,可種植一些對(duì)多氟烷基物質(zhì)具有一定耐受性并且能夠吸收和富集的水生植物,如蘆葦?shù)取LJ葦根系能夠吸附水中多氟烷基物質(zhì)粒子,而其內(nèi)部某些生理過程也可能使多氟烷基物質(zhì)發(fā)生某種轉(zhuǎn)變,降低水中多氟烷基物質(zhì)含量。植物修復(fù)在美化環(huán)境和提高水體生態(tài)功能方面也有一定優(yōu)勢(shì),有利于修復(fù)污染淡水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡。

3.3.3 動(dòng)物修復(fù)

動(dòng)物修復(fù)也可用于淡水環(huán)境新污染物的控制。某些濾食性的水生生物如貝類,有能力通過濾食機(jī)制吸收水中的微塑料和一些附著在顆粒物上的新型污染物。例如,河蚌濾食時(shí),將水中微塑料顆粒攔截和累積在身體里,降低水體中微塑料含量。

4 結(jié)論

淡水環(huán)境中新污染物問題嚴(yán)峻,威脅生態(tài)安全與人類健康。當(dāng)前雖已取得一定研究成果,但治理之路依然漫長(zhǎng)。未來(lái),需持續(xù)深入探索,強(qiáng)化跨學(xué)科合作,研發(fā)更高效的治理技術(shù),并完善相關(guān)法規(guī)政策。同時(shí),引導(dǎo)多元主體積極參與社會(huì)共治,才能有效應(yīng)對(duì)新污染物挑戰(zhàn),守護(hù)淡水生態(tài)系統(tǒng),保障水資源可持續(xù)利用。

參考文獻(xiàn)

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