污水处理站升级改造

污水处理站升级改造

近期，深圳南方科技大学与英国伯明翰大学联合发布《Factors Influencing Concentrations of PFAS in Drinking Water: Implications for Human Exposure》，指出全氟和多氟烷基物质（PFAS）已成为全球环境中主要污染物之一。

几乎同一时间，美国地质调查局也公布了一个令人震惊的事实：美国地下水污染严重，约7100万至9500万人的饮用水可能含有致癌物，水被视为人类接触PFAS的主要来源。

面对如此严峻的形势，拜登政府要求美国环境保护署发布PFAS新规定，2027年之前完成对PFAS的初步监测。

据悉，全氟和多氟烷基物质（PFAS）被称为“永久性化学物质”和“有毒定时炸弹”。除美国以外，中国、加拿大、瑞典、日本、韩国等全球大多数国家都在加强对PFAS的监管，中国更是将PFAS列入到《重点管控新污染物清单》，共有超过70个团队正在开展含氟化合物的研究。

污水厂束手无策，传统处理工艺对PFAS“失效”

目前，PFAS已在污水处理厂中被广泛检出，城市污水处理厂中的PFAS质量浓度可达50～3200ng/L。然而，很多污水处理厂对此一点办法也没有——

PFAS进入污水处理厂后，常规污水处理过程通常无法对PFAS进行有效降解去除，仅能通过活性污泥的吸附作用从液相转移到剩余污泥中，在后续处理中经焚烧进入大气或经深度处理后被填埋在土地中，然后随着水的渗流进入地下水环境。

江苏一污水厂负责人告诉《环保水圈》，他们厂进水样品中检测到了65ng·L-1PFOA和57.3ng·L-1PFOS，经全过程污水处理后，PFAS不仅没有明显下降，出水中的PFAS浓度反而高于进水，这说明常规污水处理对其无可奈何。

他认为，对于PFAS这种生物毒性强、难生物降解有机污染物的去除和降解，传统的生物方法( 如活性污泥法) 和物理化学方法( 如吸附和膜分离) 都存在严重的局限性，不仅处理效率低还容易导致环境二次污染。

去年8月，《自然》杂志发表论文《重新审视饮用水中的“永久化学品”、PFOA和PFOS暴露》也指出，对于水中的PFAS，大多数传统处理工艺已被证明无效。

值得注意的是，针对PFAS 的去除技术，目前有很多专家学者都提出了自己的看法和建议，但真正效果都还有待进一步验证。

比如，有研究表明，膜过滤法对PFOS的去除效果可以达到90%以上。表面上看该方法对水中的PFAS有较好的去除效果，但其本质上也仅是对PFAS的转移而非去除。

再比如，有学者针对工业废水中的PFAS，采用超临界水氧化法的去除。结果表明：超临界水氧化法能显著去除水中 99%以上的PFOA和PFOS，但出水中的PFDA等中链PFAS含量有所增加。

值得重点关注的是，无论是“十四五”规划，还是《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，均明确要求重视新污染物治理，把新污染物治理作为国家基础研究和科技创新重点领域，狠抓关键核心技术攻关，实施生态环境科技创新重大行动。

PFAS的检测分析，污染治理的最“关键一环”

PFAS等新污染物的治理并非易事！

中国科学院院士、环境化学与生态毒理学国家重点实验室主任江桂斌认为，新污染物治理的关键点是“新”、难点也是“新”。因为“新”，检测方法跟不上、污染底数不明确、环境过程也不清楚......

自20世纪40年代起，已合成的PFAS高达10000多种，并且这个数量还在持续增多。因此，要想治理好PFAS污染问题，检测生态环境中PFASs的类型以及浓度是不可或缺的关键环节。

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生态环境部指出，开展新污染物治理需基于问题导向，实施以有效防范新污染物环境与健康风险为核心的治理策略，构建以精准筛查、科学评估和风险管控为主线的防控思路。其中，“筛”和“评”是方法和基础，“控”是目的和手段，前者决定后者的内容。

目前常用的全氟烷基和多氟烷基化合物的分析技术有色谱法、总可氧化前体测定法、传感器法、总氟测定法等。

1、色谱法

色谱法具有在单次分析中检测多种PFAS的优势。根据被分析物质性质的不同，色谱法又可分为液相色谱和气相色谱两类。

需要特别说明的是，色谱技术在处理不同样品基质和进行样品预处理时难度较大。整个取样和样品制备过程中，必须严格遵循质量保证/质量控制程序，以尽可能地减少背景污染对测定结果的潜在影响，防止PFAS检测结果出现假阳性或假阴性。比如，在取样和预处理过程中不得接触聚四氟乙烯（PTFE）或其他含氟聚合物材料，以避免测定值偏高。

色谱法常与质谱法相结合，用于靶向和非靶向PFASs的检测。在《生活饮用水标准检验方法 第8部分：有机物指标》（GB/T5750.8—2023）中，超高效液相色谱串联质谱法被确立为检测水样中11种全氟化合物的标准方法。

2、总氟测定法

环境样品和消费品中总氟的测定对于快速筛查PFASs和评估未知含氟物质至关重要，但色谱—质谱联用一般只能分析某些特定的PFASs，难以捕获所有的PFASs。

测定样品中总氟的方法包括核磁共振、外束质子诱发γ射线光谱、燃烧离子色谱和仪器中子活化分析等。其中，外束质子诱发γ射线光谱、燃烧离子色谱是测定总氟的常用方法。

燃烧离子色谱常用于检测复杂基质中的卤素，在高温且有水的条件下，样品在燃烧炉中发生水解反应，生成的卤化氢随载气溶解在吸收液中，随后通过离子色谱对吸收液中卤素离子进行分离和测定。外束质子诱发γ射线光谱则是通过外束质子轰击原子核，通过监测核反应中发射的γ射线进行分析。

3、传感器法

由于水环境中的PFAS浓度相对较低，在水环境中检测PFAS受到限制，这些物质只能使用高效液相色谱联合电喷雾电离质谱进行检测。虽然这种方法能够检测自然界中PFAS的浓度，但其缺点是相关成本高、比较耗时、只能在专业实验室中进行等。

也正因如此，开发用于检测环境样品中污染物的传感器在环境监测和管理中变得越发重要。如电化学传感器、荧光和光学传感器和生物传感器等，与传统方法相比既可靠又更经济可行，可以解决现有PFAS测定方法中的许多局限性。

值得一提的是，在电化学传感器中，伏安和电位传感器是用于PFAS检测的最常见的电化学传感器，然而要利用这些电极必须首先对表面进行功能化，以便它们可以通过离子交换或络合直接与目标分析物相互作用，这可以通过使用分子印迹聚合物来实现。

4、总可氧化前体测定法

目前，虽然部分PFASs如PFOS、PFOA等已逐步淘汰，但相关替代物也在研发中，PFAS种类依旧在持续增多。因此，科研人员常使用总可氧化前体（TOP）测定法与其他技术相结合，来识别环境中的新PFAS。

TOP通常是将PFAS前体氧化转化为可测量的PFAAs来研究PFAS前体，该方法可以检测已知和未知的前体物质，取代或补充传统的分析工具。

需要特别说明的是，由于PFASs在环境中的浓度较低且基质复杂， 因此在检测PFASs前需对样品进行预处理、提取、纯化和预浓缩等操作。

其中，预处理主要是为后续PFASs的提取做准备，如水样需先过滤除去固体杂质；提取是前处理的重要环节，不同类型的PFASs需通过不同的方法提取，液相萃取和固相萃取是最常用的提取方法；较为复杂的样品一般还需进行纯化，如土壤等。

PFAS污染已成为国家最为关注的环境问题之一

自2022年，李克强总理在政府工作报告中强调，加强固体废物和新污染物治理，新污染物治理连续三年被写入我国政府工作报告，越来越多的PFAS被纳入或将纳入到我国法规管控中：

§ 

《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）中，水质参考指标增加了PFOA和PFOS指标，限值分别为40ng/L和80ng/L。

§ 

§ 《重点管控新污染物清单（2023版）》中，全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟（PFOS类）、全氟辛酸及其盐类和相关化合物（PFOA类）、全氟己基磺酸及其盐类和其相关化合物（PFHxS类）等PFAS物质被纳入。

§ ......

正如一些业内人士所言，随着美丽中国建设的深入推进，我国生态环境保护工作正在从“黑臭”等感官指标治理，向具有长期性、隐蔽性危害的“PFAS”等新污染物治理阶段发展。

 污水处理厂的报批手续