PPCPs：污泥難入地 只怪人們愛美麗？
長期以來，德國關(guān)于市政污泥農(nóng)用的爭論從未停止過，以前反對農(nóng)用的原因是重金屬超標，而近年來矛頭直指有機污染物質(zhì)，其中主要即指藥物和化妝品物質(zhì)（PPCPs）。
1. PPCPs：延年益壽+永駐青春的必需品
PPCPs（pharmaceuticals and personal care products）是藥物和個人護理品的英文縮寫，其種類繁多，其中藥物包括抗生素類、血壓、血脂和血糖調(diào)節(jié)劑類、避孕藥、抗抑郁類、抗癲癇類、抗癌藥、興奮劑和造影劑等，個人護理品類有防曬霜、防腐劑、塑化劑、麝香類物質(zhì)、合成面膜等。
一方面，PPCP在維持人體衛(wèi)生健康和美麗、保證禽畜健康、促進生長等方面提供了必要的幫助，但另一方面，PPCP里面的部分化學物質(zhì)也對環(huán)境產(chǎn)生了不利影響，例如口紅和染發(fā)劑中的苯胺，保濕霜里面的BHA和BHT等，指甲油里面的DBP，洗手液里的三氯生，防曬劑里的二苯酮-3等，這也是為啥垃圾分類中過期的化妝品多為有害垃圾。
隨著環(huán)境痕量物質(zhì)分析檢測技術(shù)的提高（PPCPs濃度低且種類多，結(jié)構(gòu)復雜差異大，檢測分析難度大）和人們環(huán)境意識的增強，PPCPs作為一種新型的痕量污染物引起了廣泛關(guān)注。
多個國家的調(diào)查顯示，污水處理廠和自然水體中均檢測出 PPCPs，濃度范圍受不同國家的生活、用藥習慣、化合物自身性質(zhì)、環(huán)境溫度、降雨、光照和污水處理工藝等的影響。
由于我國抗生素濫用嚴重（我國每年人均消費抗生素約138g，是美國的10倍多；我國抗生素院內(nèi)使用率超70%，而世衛(wèi)組織推薦僅為 30%）。此外我國動物飼養(yǎng)中也存在抗生素濫用現(xiàn)象。這導致我國與西方國家相比，抗生素類藥物污染更加嚴重，而其他PPCPs則相差不大。
2. PPCPs軌跡：像金針菇一樣，直進直出
人類使用護理品的洗漱和沐浴污水、尿液及糞便（藥物未完全吸收）、醫(yī)院及制藥等工業(yè)廢水、養(yǎng)殖業(yè)等農(nóng)業(yè)廢水排放最終均通過市政管網(wǎng)進入到了市政污水處理廠。
然而，由于PPCPs 大部分為人工化學合成物質(zhì)，其化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難以生物降解，所以， 進入污水處理廠的 PPCPs 除少量通過逸散、光降解等方式釋放大氣外，大部分 PPCPs 要么隨出水直接進入環(huán)境，要么被吸附于活性污泥表面。
除非污水廠上馬高級氧化或膜處理等深度處理手段，否則，PPCPs就像金針菇一樣，怎么進，怎么出，see u tomorrow。
活性污泥在這個過程中，除了少量的降解，更多的像是起到了一個PPCPs在尾水（即達標排出水，也叫再生水）和剩余污泥中的分配作用。郝曉地等研究結(jié)果顯示，活性污泥的吸附去除率約為20%-30%，也就是說，PPCPs進入污水處理廠后，大約70%又隨著尾水外排，進入到了自然界，25%留在了污泥中。事實上，目前不同國家的研究均發(fā)現(xiàn)，污水廠排放口下游的絕大部分 PPCPs 濃度比河流的背景值有大幅度的升高，即與污水廠尾水的排放直接相關(guān)。
考慮到PPCPs是在濃度太低，在尾水中PPCPs為ng/L~ug/L級別，污泥中為ug/kg-mg/kg級別，要是就這樣回到自然界，考慮大自然的稀釋、降解等影響，PPCPs短期內(nèi)不會直接影響到人類生存本身，因而也掀不起太大的波瀾。
3. 因為回用，掀起波瀾，風險未定，迷霧重重
但是，近些年受制于水資源短缺及土壤質(zhì)量下降等因素而采取的尾水灌溉、污泥堆肥后進入農(nóng)田則為PPCPs直接進入食物鏈提供了直接通道。
3.1. 尾水灌溉：以色列超過淡水灌溉，加拿大太陽魚壽命減短
尾水方面，以將滴管技術(shù)發(fā)揚到極致的以色列為代表，近年一直大力發(fā)展尾水回灌農(nóng)田。從2012年起，以色列中水回用灌溉即開始超過原生淡水灌溉。
一旦尾水中的PPCPs進入農(nóng)田，就會經(jīng)過吸附/解吸，遷移，降解/變形，吸收等階段進入植物，最終通過食物鏈在人體內(nèi)累積，農(nóng)作物的吸收及累積可能使人類暴露在PPCPs的危害中。事實上，自2009年以來，開始有越來越多的研究記錄了植物吸收PPCPs案例報道。
2017年權(quán)威期刊EST更是發(fā)布一篇研究：安大略湖附近一座現(xiàn)代污水處理廠下游池塘的小太陽魚為了對抗該廠凈水中殘留PPCPs的影響（盡管濃度很小，但種類多，共發(fā)現(xiàn)16種PPCP），氧氣消耗量顯著增加，為此它們身體需作出相應調(diào)整，例如長出更大的鰓等，以支持更快的新陳代謝，當然代價是壽命縮短，從而直觀顯示了PPCPs的累積效果。
3.2. 污泥農(nóng)用：Biosolid的美好設想，PPCPs的影響較��？
污泥方面，由于污泥中有機質(zhì)含量高，可改善土壤肥力及孔隙結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)有機質(zhì)的自然循環(huán)，因此污泥農(nóng)田回用一直是一個很美好的想法。人們?yōu)榇颂匾馓岢隽松锕腆w（Biosolid）這個概念，用來表示經(jīng)過穩(wěn)定化之后的市政污泥，以彰顯其巨大的利用價值，從而將一般污泥從概念上進行區(qū)分。
盡管大多數(shù) PPCPs 在剩余污泥中的吸附率雖然不高， 但長期絕對轉(zhuǎn)移量不可小覷。一旦用于農(nóng)田，污泥中所含PPCPs 即會釋放到土壤環(huán)境之中，從而慢慢進入食物鏈。
但值得一提的是，根據(jù)Ben等針對CBZ（PPCPs的一種）在生菜中的研究，相比尾水灌溉而言（溶解相+連續(xù)灌溉模式），污泥農(nóng)用帶來的影響明顯較小（這與PPCP在污泥中的存在形態(tài)、階段性的加入農(nóng)田的方式以及污泥一定程度還可吸附部分PPCPs等有關(guān)）。
但顯然，這并不意味著污泥可以農(nóng)用！
3.3. 達摩克里斯之劍：S-P-R傳遞鏈實錘，長期真實暴露風險待定
2016年P(guān)altiel研究發(fā)現(xiàn)，在食用了從尾水灌溉農(nóng)田長出的瓜果蔬菜后，人的尿液中CBZ（一種PPCP）明顯高于對照組，從而提供了一手的現(xiàn)實研究數(shù)據(jù)，一定程度上首次針對PPCPs的“源頭-路徑-受體”完整鏈條上進行了實錘。
盡管檢出量非常小，其最終影響目前在科學界仍有爭論，但如果考慮長期作用以及多種PPCPs物質(zhì)的綜合作用影響，尤其是在當前缺乏針對PPCPs的基礎研究（PPCPs最大的挑戰(zhàn)來源于其種類繁多，性質(zhì)差異大，代謝產(chǎn)物多樣）及尾水灌溉和污泥農(nóng)用中田野尺度的一手調(diào)查研究背景下，人類長期暴露于PPCPs混合物質(zhì)的風險就無法確定，這猶如達摩克里斯之劍，高懸頭頂！
在這種背景下，經(jīng)過多年修訂，2017年德國污水處理廠污泥法(AbfKlärV)正式生效， 規(guī)定在過渡期(12年或15年)之后，所有規(guī)模超過5萬人口當量的污水廠都必須從污泥中進行磷回收，同時禁止污泥土地利用。
在厭氧發(fā)酵的故鄉(xiāng)，傳出禁止土地利用的消息，自然值得細品。
4. 未來多管齊下：基礎研究+源頭治理+農(nóng)用管制
未來，PPCPs 將主要從如下方面開展工作：
1）PPCPs規(guī)律的基礎研究。建立數(shù)據(jù)庫，制定風險最大的PPCP是短名單，從跟蹤研究短名單開始。研究遷移、轉(zhuǎn)化、吸收、生物降解等環(huán)境行為，以及 PPCPs對土壤生物和人類的生態(tài)毒性效應。
2）污水廠的源頭治理。為應對污水廠有效去除 PPCPs 的要求，強化現(xiàn)有處理工藝的效能或深度處理或三級處理工藝非常必要。從源頭消除。例如目前最新的概念水廠已將這類因素考慮進去，設計方面兼顧宏量污染物與新興微量污染物的協(xié)同去除。
在污水廠的深度處理或三級處理環(huán)節(jié)研究或開發(fā)能大規(guī)模應用、經(jīng)濟、高效的 PPCPs 類去除技術(shù)，將活性污泥法和 O3 /H2O2、UV / H2O2 等高級氧化工藝組合，可達到較理想的處理效果，需進一步開發(fā)新型催化或吸附材料、高級氧化與生物氧化相結(jié)合的新型組合技術(shù)等。
3）污泥農(nóng)用的管制。設置PPCPs風險控制標準，或?qū)⑽勰嗤恋乩梅绞睫D(zhuǎn)為園林綠化或非農(nóng)作物的灌溉，如棉花等，或直接禁止大中城市的污泥土地等。
盡管當前我國污泥農(nóng)用尚未考慮PPCP因素，但作為全球PPCPs最嚴重國家，疊加近年我國土壤修復等政策大背景，可以預見從德國的一聲炮響將快速傳導至我國，對未來我國PPCPs政策產(chǎn)生明顯的影響。本文希望由此提供一個引子，供大家探討污泥還田的當下困境及未來發(fā)展。
原標題:PPCPs：污泥難入地，只怪人們愛美麗？
