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基于人体健康风险防控的水中持久性有机污染物溯源及生物阻控机制研究
2022-05-03 09:30  

1 项目简介

基于人体健康风险防控的水中持久性有机污染物溯源及生物阻控机制研究环境来源进行溯源分析,探明水中持久性有机物累积对城镇污水处理厂尾水排放的响应机制;在现有污水深度净化工艺基础上,通过石英砂改性,提高石英砂表面生物膜挂膜效果,强化生物砂滤池去除水中持久性有机污染物,揭示生物砂滤池持久性有机污染物生物阻控机制,最终形成城市河流持久性有机污染物的“指标检测-污染溯源-强化阻控”集成策略,为河北省乃至全国持久性有机污染物控制提供理论及技术支撑,完善流域水环境污染防治理论体系,以保障人体健康,助力国家 “双碳”战略目标的实现。

通过项目实施,构建城市河流典型持久性有机污染物高灵敏检测方法体系,建立城市河流持久性有机污染物基础数据平台;掌握城市河流持久性有机污染物的人体健康风险,并探明实现持久性有机污染物阻控的主要途径;揭示现有污水深度净化工艺的持久性有机污染物生物阻控机制。项目的创新性包括以下方面:

1)构建并优化城市河流典型持久性有机污染物高灵敏检测方法,建立城市河流持久性有机污染物基础数据平台。

现有城市河流典型持久性有机污染物检测方法大多采用固相微萃取涂层+色谱(质谱)测定技术,该固相微萃取涂层采用聚二甲基硅氧烷等聚合物涂层,主要利用其“相似相溶”原理对城市河流典型持久性有机污染物进行富集、萃取,吸附持久性有机污染物,避免了样品基质干扰,但是仅依靠极性、中极性和非极性三类涂层进行富集应用,对多种类环境持久性有机污染物检测应用具有局限性,且商品化涂层价格昂贵。通过选取种类丰富、高化学稳定性和热稳定性的多孔有机聚合物材料制备固相微萃取涂层,利用分子模拟计算对其表面形貌及孔隙结构进行调控设计及表面官能团化,增大涂层对持久性有机污染物吸附容量及吸附选择性,提高持久性有机污染物检测方法灵敏度,确保城市河流典型持久性有机污染物基础数据的实效性。

2)揭示现有污水深度净化工艺的持久性有机污染物生物阻控机制。

现有城市污水处理厂大多采用常规的“混凝-沉淀-过滤”深度净化工艺,滤池采用普通石英砂滤池,主要是对污水处理厂二级出水经过混凝、沉淀后,过滤其中的悬浮物等,使其浊度降低,但是对有机污染物以及环境持久性有机污染物基本没有去除作用。对滤池中的普通石英砂通过包覆或者接枝改变石英砂表面性质,改变石英砂表面空间结构,增加其表面吸附位点,然后在改性后的石英砂表面培养附着性生物膜,提高了去除有机污染物及持久性有机污染物的能力。改性生物砂滤池通过对普通石英砂进行复合改性,对原有的常规深度净化工艺改造小,基建投资少。

2.应用前景

随着社会经济高速发展及人民生活水平不断提高,人体健康越来越受到关注。大量研究表明,水环境对于人体健康存在直接影响,特别是在人口聚集的城市区域,因高强度人类活动而导致城市河流水质恶化,人体健康也遭受较大威胁。虽然我国各地认真贯彻落实党中央、国务院决策部署,深入打好碧水保卫战,全国水环境质量明显改善,但在环境持久性有机污染物防治方面还有待进一步开展工作。环境持久性有机污染物是一类持久存在于环境中,具有很长的半衰期,且能通过食物网积聚,并对人类健康及环境造成不利影响的有机化学物质。这类有机化学物质主要包括抗生素药物、个人护理用品、内分泌干扰物、多环芳烃、多氯联苯和雌激素等。现有研究已对各类环境持久性有机污染物的检测方法、富集规律和防治措施进行了初步研究,但在检测方法的普适性和便捷性、污染物源解析高效阻控策略等方面尚需深入研究。

因此,开展基于人体健康风险的城市河流持久性有机污染物筛查、溯源及阻控策略研究,建立水中持久性有机污染物的生物砂滤池生物阻控技术,符合当前河北省环保产业发展方向,也将是解决我国流域水环境污染防治领域瓶颈问题的有益尝试。


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