在主要处理污水污泥的集中式沼气厂中，微塑料的命运

《Journal of Environmental Management》：Fate of microplastics in a centralized biogas plant treating mainly sewage sludge

研究芬兰某集中式沼气厂处理污泥的微塑料分布，发现固体 fraction 含99%以上微塑料，液体 fraction 含量较低但携带动氮量，聚苯乙烯微珠占主导（65%），可能源于当地工业源。需改进循环经济中污泥资源化技术以减少土壤微塑料污染。

　　### 微塑料在厌氧消化与固液分离过程中的行为与影响分析

在当前的研究中，科学家们对微塑料（>20微米）在集中式沼气厂的处理过程及其后续的固液分离中的行为进行了深入分析。该研究关注的是如何在实现资源循环利用的同时，避免微塑料对土壤的污染。研究发现，超过99%的微塑料和超过90%的磷（P）都被保留在消化后的固相产物中，而液相产物仅携带不到1%的微塑料。这一发现强调了在处理污泥（消化产物）时，需要寻找新的方法，以确保在遵循循环经济原则的前提下，能够安全地回收营养物质。

### 研究背景与意义

污泥是污水处理过程中产生的副产品，其富含营养物质和有机物，常被用作农业和景观的肥料或土壤改良剂。然而，污泥中也积累了多种污染物，包括重金属、有毒有机化合物以及微塑料。尽管欧盟的相关法规主要关注污泥中重金属和营养物质的控制，但微塑料的处理仍未受到直接监管。然而，土壤中的微塑料已被发现与土壤肥力下降等有害影响有关。因此，了解微塑料在污泥处理过程中的行为及其对土壤的潜在影响，对确保资源循环利用的安全性具有重要意义。

### 微塑料在污泥中的来源与分布

微塑料的来源多种多样，包括日常消费品、工业废弃物和污水处理过程中的各种输入。研究发现，微塑料在污泥中的分布与输入来源密切相关。例如，在本研究中，检测到的微塑料中，65%是未知来源的聚苯乙烯（PS）微珠，这表明局部污泥来源可能对集中式沼气厂中微塑料的出现及其类型有显著影响。此外，研究还发现，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）微塑料在液相产物中更为常见，这可能与它们的密度较低有关，从而更容易被分离到液相中。

### 处理过程与微塑料的分离

在污泥处理过程中，厌氧消化通常随后进行固液分离，以生产固相和液相产物。本研究中，处理过程包括将污泥直接送入沼气厂，进行厌氧消化后，再通过离心分离出固相和液相。离心分离后的结果表明，大多数微塑料保留在固相中，而液相中的微塑料含量相对较低。这一现象可能与微塑料的密度有关，密度较低的微塑料更容易被分离到液相中，而密度较高的微塑料则更容易保留在固相中。

### 微塑料与营养物质的分离关系

研究还探讨了微塑料与营养物质在固液分离过程中的分布关系。结果显示，固相产物中包含了超过90%的磷和约三分之一的氮，而液相产物则主要携带氮。这一发现表明，液相产物可能成为一种更清洁的氮源，而固相产物则在磷的回收方面具有更大的潜力。然而，由于固相产物中微塑料的含量较高，其在土壤中的潜在影响也需要进一步评估。

### 未来研究方向与建议

尽管本研究提供了重要的数据，但仍然存在一些局限性。例如，由于样本量较小，可能影响结果的代表性。此外，微塑料的分析过程中，由于样本矩阵的复杂性，可能会出现一定的误差。为了提高分析的准确性和可靠性，建议未来的研究采用更大的样本量，并优化分析方法，以减少背景污染和提高微塑料的识别率。同时，还需要进一步研究微塑料在不同处理过程中的行为，以更好地理解其在土壤中的传播路径和影响。

### 结论

本研究的结果表明，微塑料在厌氧消化和固液分离过程中表现出明显的分布差异。固相产物中微塑料的含量远高于液相产物，这可能与微塑料的密度和处理过程中的物理化学特性有关。同时，微塑料与营养物质的分布也存在显著的相关性，这为未来的资源回收和污染控制提供了重要的参考。研究还指出，局部污泥来源对微塑料的种类和数量有重要影响，因此在制定相关政策时，需要考虑这一因素。最后，研究强调了对微塑料进行更深入分析的必要性，以确保资源循环利用的安全性和可持续性。