水中有什么：歐亞11國自來水的新型污染物調(diào)查
現(xiàn)在人們對生活質(zhì)量要求越來越高，不少人會為自己的家庭購置家用凈水機，甚至還有人只喝瓶裝水，但我們在幾年前的推送就提到過，有一個多國研究結(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頂級瓶裝水品牌的塑料檢出率達93%。當時這一結(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，會含有什么物質(zhì)呢？
這個問題一直是學(xué)界關(guān)注的焦點，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告。來自10國的聯(lián)合科研團隊（包括來自中國同濟大學(xué)研究團隊），對歐洲和亞洲的飲用水的新興污染物進行了檢測。
研究對象
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)標準監(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，研究團隊對來自歐洲和亞洲的13座飲用水處理廠進行采樣分析，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個歐洲國家和3個亞洲國家。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座運用了GAC活性炭過濾，有8座運用了高級氧化(臭氧)。
他們統(tǒng)一用1L的聚丙烯瓶收集樣品，進水和出水均采三個平行樣，也就是說每個廠總共有6個樣品瓶。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)的實驗室，在4℃下儲存，等待提取分析。樣品預(yù)處理采用美國Horizon Technology的全自動固相萃取設(shè)備SPE-DEX，然后用Waters公司的超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用(UPLC QTOF)技術(shù)進行液質(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，此次分析中的進水原水中測出了其中的115種物質(zhì)(至少有一個樣品中測出)，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
研究團隊強調(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個水廠的平均去除效率為65±28%。與之相對應(yīng)的是，去除率最高的水廠(89%，西班牙)的進水CECs濃度也是最高的，而平均去除效率最低(2.3%，德國)的水廠的進水CECs濃度也是最低的(進水只檢出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。當然讀者們也不必過于擔憂，因為出水中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83±26%。
農(nóng)藥是另一個值得關(guān)注的CECs，因為它會對人類健康產(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)，只有一個水廠（越南）的單個農(nóng)藥的濃度超過限量 (100 ng/L) 的三倍。
基于這次分析結(jié)果，研究團隊表示，盡管需要更多的測試來證實他們的發(fā)現(xiàn)，但至少已經(jīng)顯示出目標分析物的可行性，也就是說飲用水廠可以選出一定數(shù)量的目標 CECs作為評估飲用水處理過程中所有 CECs 的整體去除效率的指標，以及用這些指標作為飲用水對人體健康的潛在暴露風險評估的依據(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。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別水廠中CECs的濃度。
由于篇幅有限，本文只對這份報告進行摘要概述。對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
