李金英，杨春维，汤茜

(1.吉林师范大学 吉林省高校环境材料与污染控制重点实验室，吉林 四平 136000；2.吉林师范大学 环境科学与工程学院， 吉林 四平 136000；3.吉林师范大学 物理学院，吉林 四平 136000)

微塑料(microplastics)是指尺度小于5 mm的塑料及人造纤维颗粒[1-2]。由于检测手段的进步[3-5]，近几年来，人们已经在全球范围各种地域、环境介质、生物体组织乃至人体粪便中检出微塑料的存在[6-10]，我国在近海、湖泊等地表水系中也检出了一定浓度的微塑料[11-14]。这种广泛存在性加之其生物不可降解性、潜在的人体毒性及其与水中其他污染物可能存在联合作用[15]，引起了人们对微塑料的关注[16]，目前已经被列为新兴污染物之一。因此，近年来微塑料生物及生态毒性、溯源及其产生规律、污染分布特性及其最终处置方式与技术等问题已经逐渐成为环境领域研究的热点。目前针对微塑料的研究仍以海洋污染研究为主[17-18]，对微塑料与土壤、空气、陆地地表水及污水相互作用和分布规律的研究仍偏少。而陆地环境与人的接触更加频繁，且微塑料产生源头仍在陆地环境中[19]，因此，针对土壤、空气、地表水体及污水等环境体相中的微塑料特性研究势在必行。而城市污水虽然水质不如大部分工业废水恶劣，但因为水量大[20]，与人们生活接触紧密，同时又是地表水体污染的重要污染点源，其处理工艺对微塑料的处理效能直接影响地表水体中微塑料的总量和分布[21-11]。因此，本研究通过文献调研我国不同污水处理工艺对微塑料的处理处置能力，总结其处理效能特点，以期为我国管控微塑料这一新型污染物提供参考和建议。

1 城市污水中微塑料的来源

城市污水水质复杂，含有大量的有机物、氮、磷，以及各种固态半固态物质，其中塑料袋、塑料纤维、塑料制品/产品也是城市污水杂质的一种[22-23]。从来源上来看，城市污水中的微塑料可以分为两类[24]，即：原生微塑料产品和塑料/纤维产品分解后的二次污染产物。城市污水中的原生塑料产品主要存在于个人卫生洗护用品[25]，如洗面奶、沐浴露等产品中，其作用主要是通过增加与皮肤的摩擦而提高洗涤效果，该种微塑料形状以均匀球状颗粒为主。而塑料/纤维产品分解的二次污染物主要是由于塑料/纤维制品处置处理过程中，不断分解破碎而产生的。这种微塑料的数量较大，成分也十分复杂，根据其形状可以分为颗粒状、纤维状、片状等几类[26]。

2 城市污水中微塑料的种类

城市污水处理厂中微塑料的种类研究目前仍在不断开展中。有研究指出[27]，我国北京城市污水处理厂被检出的微塑料主要成分为涤纶(polyethylene terephthalate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚丙烯(polypropylene)。其中主要来自于人们生活，如洗衣排水中的纤维等。而厦门地区城市污水厂中被检出微塑料主要成分为聚丙烯、聚乙烯(polyethylene)、聚苯乙烯，性状为透明或白色为主的颗粒[28]。可见，不同地域和城市污水处理厂出水中被检出的微塑料呈现不同的种类和规律。这可能与当地人们的生活习惯及污水处理厂处理工艺的区别有一定关联[29]，但其具体规律和机制仍需要进一步深入研究。

3 城市污水处理单元对微塑料的去除效果比较

目前我国城市污水处理技术虽然多种多样，但仍以预处理+二级处理+深度处理组合工艺为主[30]，活性污泥法和生物膜工艺仍是目前国内主流污水处理技术[31-32]。国内城市污水处理厂常见的预处理单元主要有：格栅、沉砂池、沉淀池等[33]。其中格栅作用主要为去除尺度较大的固体物质，对小于5 mm的微塑料除去效果有限，一般不作为微塑料的有效处理单元考虑。沉砂池主要去除比重与水差异较大的固体颗粒物，针对密度与水相差较大的微塑料颗粒，可以部分甚至大量去除[34]。Yang等[27]研究表明，曝气沉砂池可以去除水中60%左右的微塑料。沉淀池同样也具有一定的去除效果，Gies[35]研究表明，初次沉淀池对污水中微塑料的去除率可达92.8%。而汪文玲[36]研究结果表明，预处理系统处理效果仅为36%左右。可见，预处理系统处理微塑料效果有一定的波动性，这与预处理系统的组成和微塑料组成与大小有着密切的关系。而传统二级污水处理，如活性污泥法与生物膜法，对微塑料的去除效果有限[29]。

Talvitie[37]研究指出，污水处理厂的三级处理对微塑料去除效率较高，如快滤池工艺处理市政污水，其微塑料去除率可达97%，溶气气浮法去除率可达95%，而以膜分离为主要分离手段的MBR工艺具有更高的处理效果，其工艺总体微塑料去除率可达99.9%。与MBR相比，常规的活性污泥处理工艺总体处理微塑料效果虽然有所下降，但也可达到98%以上[35，38]。

也有人研究指出[39]，单一的水处理单元对微塑料的去除均十分有限，需要多种技术集合，协同作用，才能更加有效的将水中微塑料脱除。适合我国国情和水质的专性脱除微塑料工艺技术仍有待进一步研究和开发。

由上文献调研可见，目前我国城市污水处理厂工艺技术对污水中微塑料进行了有效的分流控制，城市污水中的微塑料源通过污水处理厂大部分转移至污泥中[26，38，40]，少量排放到自然水体或者回用于工业和社会生活。值得注意的是，虽然污水处理厂微塑料去除效率普遍较高，但因为流量大，仍有巨额的微塑料随着污水处理厂排水进入环境水相中，进而进入生态系统[2，41]。另外，污水厂污泥如果处理不当，如未经脱除微塑料而进行生物肥施用、作为垃圾而卫生填埋等，会导致进入污泥相原本较为稳定的微塑料颗粒重新进入土壤生态中。因此，如不对污水处理工艺和污泥处置进行有效管控，市政污水处理厂这一微塑料污染源，依旧存在污染风险。

4 城市污水处理中微塑料管控方法

4.1 源头控制，减少微塑料污染源源强

微塑料如同其他众多污染物一样，一旦形成，其处理难度、处置费用就会提升，且处理效率也会受到技术的制约[42]。因此，如何对微塑料进行减量化，避免其进入城市污水系统，是其环境风险控制的重要手段之一。从国内城市污水中微塑料的源头来看，主要是洗衣废水、个人洗护品，其他塑料制品天然或人工破碎而引入城市污水的量较小。因此可以通过相关部门制定行业标准的方式，从而大量减少微塑料污染源强。如：强制洗衣机排水增设更密滤网、禁止个人洗护用品中的微塑料投加使用等。立法逐渐减少塑料日用品的使用，改用纸质、植物纤维制品等作为塑料替代品等方法，逐渐控制微塑料进入环境的总量，这也是目前欧美部分国家减少塑料污染的源头控制方法之一。

4.2 更新现有污水处理工艺，进一步减少水体排放微塑料总量

虽然国内现有污水处理厂对微塑料的去除均在90%以上，但因为总量巨大，因此需要改进工艺，进一步降低微塑料排放总量。现有污水处理技术中，MBR技术及混凝-沉淀过滤技术对微塑料的去除效率最高，但因为MBR技术中膜成本费用和运行费较高，并不适合我国大部分城市污水处理厂推广。因此，传统预处理与深度处理工艺的合理组合，降低出水中微塑料的浓度，成为今后水处理技术的研究任务之一，微塑料组合处理技术的开发研究应该鼓励开展。待技术成熟后，可以建议在污水处理厂提高氮磷排放标准以外，加入微塑料排放标准，倒逼污水处理企业进一步更新改进技术组合，控制排放水体中微塑料污染物的总量。

4.3 加强污泥管控，防止微塑料二次污染土壤环境

城市污水中大部分微塑料通过转入污泥而去除。因此，富含微塑料的污泥处置是否得当，成为微塑料污染最终是否得以控制的又一关键所在。对于污泥干化后填埋、排海、污泥调理后制肥的处置方法应当严格评估其微塑料去向，保证其不会重新进入敏感环境系统，给人们的健康带来潜在危害；对于污泥的焚烧处理可以评估其燃烧氧化产物的环境风险；作为建筑材料制砖制水泥等其他处置方法，可以适当评估其微塑料溢出风险。通过对污泥处置的严格综合管控，实现防止微塑料二次污染的目的。

5 结束语

我国目前微塑料污染潜在风险较大，而城市生活污水因为水量大，成分复杂，成为重要的水污染排放点源。研究结果表明，国内城市污水处理常规工艺能够去除水中90%以上的微塑料，将其转移至污泥中而使其稳定化。但因为城市污水水量巨大，其出水中微塑料的进一步脱除势在必行，膜分离技术及混凝-过滤技术可以作为备选工艺来满足需求。同时适合我国国情的微塑料脱除组合工艺开发也是值得关注的技术研究方向之一。除了技术革新控制城市污水中微塑料排放量以外，污泥的有效处置从而避免其二次污染，对微塑料源头的管控等方面也是今后环境管理的重要方向和任务。