現(xiàn)在人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來越高，不少人會(huì)為自己的家庭購置家用凈水機(jī)，甚至還有人只喝瓶裝水，但我們?cè)趲啄昵暗耐扑途吞岬竭^，有一個(gè)多國研究結(jié)果顯示，包括法國依云 、意大利圣培露和中國的哇哈哈等世界多個(gè)頂級(jí)瓶裝水品牌的塑料檢出率達(dá)93%。當(dāng)時(shí)這一結(jié)果引起了中外媒體的關(guān)注，瓶裝水都并非我們想象的那樣純凈，那么水龍頭出來的水中，會(huì)含有什么物質(zhì)呢？

這個(gè)問題一直是學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)，在2021年4月的IWA期刊《Water Research》上，就有一篇關(guān)于這方面的最新研究報(bào)告。來自10國的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)（包括來自中國同濟(jì)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)），對(duì)歐洲和亞洲的飲用水的新興污染物進(jìn)行了檢測。

研究對(duì)象

新興關(guān)注的污染物(contaminants of emerging concern)英文簡稱CECs，是近年來水處理行業(yè)關(guān)注的話題。所謂的新興關(guān)注，是指它們還不屬于自來水公司常規(guī)檢測或受法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管。它們由天然和合成化學(xué)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物組成，存在于世界各地的水體中，包括地下水、地表水、市政污水、飲用水和食物中。在這次研究里，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)來自歐洲和亞洲的13座飲用水處理廠進(jìn)行采樣分析，樣品包括了原水和凈化后出水。他們分析了水中177種CECs，包括了藥物、農(nóng)藥、全氟和多氟烷烴化合物（PFAs）等。

圖：CECs的來源非常豐富

這13座自來水廠分布在8個(gè)歐洲國家和3個(gè)亞洲國家。這次考察水廠的原水均為地表水，原因是此前有相關(guān)研究顯示，與地下水相比，地表水受CECs的影響更大。

13座水廠的處理方法有所差別，其中有1座使用了超濾和反滲透，有11座運(yùn)用了GAC活性炭過濾，有8座運(yùn)用了高級(jí)氧化(臭氧)。

他們統(tǒng)一用1L的聚丙烯瓶收集樣品，進(jìn)水和出水均采三個(gè)平行樣，也就是說每個(gè)廠總共有6個(gè)樣品瓶。樣品通過冷鏈快遞送到位于瑞典Uppsala的瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，在4℃下儲(chǔ)存，等待提取分析。樣品預(yù)處理采用美國Horizon Technology的全自動(dòng)固相萃取設(shè)備SPE-DEX，然后用Waters公司的超高效液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用(UPLC QTOF)技術(shù)進(jìn)行液質(zhì)分析鑒定水中物質(zhì)。

 

圖：SPE萃取分析的流程圖 | 圖源：Troger 論文

分析結(jié)果

他們根據(jù)此前的飲用水監(jiān)測結(jié)果選擇了177種CECs作為這次研究的考察化合物。結(jié)果顯示，此次分析中的進(jìn)水原水中測出了其中的115種物質(zhì)(至少有一個(gè)樣品中測出)，凈化后的出水中仍檢出58種化合物。13座污水廠的平均檢測數(shù)為44種化合物。他們將這些測出的CECs分成五大類，分別是農(nóng)藥、藥品、PFAs、三氯蔗糖(sucralose)以及其他類，其濃度和地區(qū)分布如下圖所示:

圖：飲用水廠進(jìn)水的CECs的濃度分布和主成分分析結(jié)果

圖：飲用水廠凈化出水的CECs的濃度分布和主成分分析結(jié)果

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這些結(jié)果不能代表各國的普遍情況，但就整體而言，我們看出進(jìn)水CECs的濃度差異很大，范圍在15-7995 ng/L之間。好消息是，經(jīng)過凈化處理后，出水CECs的濃度差異縮小到35 - 919 ng/L之間。

這13個(gè)水廠的平均去除效率為65±28%。與之相對(duì)應(yīng)的是，去除率最高的水廠(89%，西班牙)的進(jìn)水CECs濃度也是最高的，而平均去除效率最低(2.3%，德國)的水廠的進(jìn)水CECs濃度也是最低的(進(jìn)水只檢出6種物質(zhì))。

圖：13座水廠的平均去除率

微污染物的去除效果

在五類CECs中，PFAs的平均去除率是最低的，只有18±18%。即使是在使用了反滲透的西班牙水廠中，去除率也只有37%。結(jié)果顯示與作者們的想法一致，PFAs是飲用水廠的棘手問題。當(dāng)然讀者們也不必過于擔(dān)憂，因?yàn)槌鏊��?/span>PFAs的總濃度在0.8-27ng/L的水平。藥物的平均去除率則比較理想，高達(dá)83±26%。

農(nóng)藥是另一個(gè)值得關(guān)注的CECs，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響。這次分析中，所有水廠的總農(nóng)藥含量都在瑞典飲用水規(guī)定的500 ng/L 指導(dǎo)值范圍內(nèi)，只有一個(gè)水廠（越南）的單個(gè)農(nóng)藥的濃度超過限量 (100 ng/L) 的三倍。

基于這次分析結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)表示，盡管需要更多的測試來證實(shí)他們的發(fā)現(xiàn)，但至少已經(jīng)顯示出目標(biāo)分析物的可行性，也就是說飲用水廠可以選出一定數(shù)量的目標(biāo) CECs作為評(píng)估飲用水處理過程中所有 CECs 的整體去除效率的指標(biāo)，以及用這些指標(biāo)作為飲用水對(duì)人體健康的潛在暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的依據(jù)。

小結(jié)

這次多國的分析測試已經(jīng)清楚表明，現(xiàn)在的飲用水廠無法100%去除CECs物質(zhì)（包括已知的和未知的），這也是全球各地水廠都面臨的事實(shí)。反過來，這也凸顯了良好分析方法的重要性——飲用水處理廠有必要建立完整的檢測工作流程來識(shí)別水廠中CECs的濃度。

由于篇幅有限，本文只對(duì)這份報(bào)告進(jìn)行摘要概述。對(duì)于這次分析檢出的具體CECs名錄，無法一一詳述，感興趣的讀者可以通過以下鏈接下載原文進(jìn)行了解：

https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117099

 

參考資料

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519302371

https://enveurope.springeropen.com/articles/10.1186/s12302-020-00425-3

https://pub.epsilon.slu.se/19766/1/troger_r_201223.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=I75qa0kTeY4

https://hub.jhu.edu/2021/08/31/prasse-ferraro-safe-drinking-water/?utm_source=agorapulse&utm_medium=twitter&utm_campaign=HopkinsEngineer

https://www.youtube.com/watch?v=oRo--35oDxM

https://www.youtube.com/watch?v=LYQLcTmJUNE

https://www.ewg.org/tapwater/

https://case.ntu.edu.tw/CASTUDIO/Files/speech/Ref/CS0100S1G01_11.ppt

https://sfpuc.org/zh-TW/accounts-services/water-quality/understanding-your-tap-water

https://www.interchim.fr/cat/InterchimSPE-DEX4790.pdf