挪威污水污泥和电子垃圾中新兴污染物监测的综合分析方法:开启废弃物管理新视野

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Chemistry and Ecotoxicology 9.0

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  污水污泥和电子垃圾(WEEE)因成分复杂、含有害物质,其管理极具挑战。研究人员开发分析 75 种污染物的方法,在 WEEE 和污泥中检测到多种污染物,还评估了污泥处理的去除效率。该研究为废弃物管理和化学风险评估提供了重要依据。

  在当今社会,废弃物的妥善管理已成为全球关注的焦点问题。污水污泥和电子垃圾(WEEE)这两类废弃物,因其成分极为复杂,且含有众多有害物质,给循环经济框架下的管理工作带来了巨大挑战。每年,全球都会产生大量的电子垃圾,2022 年就达到了 6200 万吨,然而仅有 22.3% 得到了妥善的收集和回收,大部分被填埋或焚烧处理。而在欧洲,每年约产出 1000 万吨(干重,d.w.)的污水污泥,其处置方式主要是填埋和农业利用,但这些污泥中含有多种污染物,可能对环境和人体健康造成潜在威胁。同时,目前关于电子垃圾中有机污染物的相关数据极度匮乏,这严重阻碍了对其有效管理和处理策略的制定。为了解决这些难题,来自国外的研究人员开展了一项重要研究,其研究成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》上。
研究人员主要采用了液固萃取(LSE)辅助超声处理,结合固相萃取(SPE)进行样品净化,最后利用液相色谱 - 串联质谱(UPLC - MS/MS)对目标污染物进行分析检测。研究过程中使用的样本包括来自挪威四个不同污水处理厂(WWTPs)的消化污泥样本,以及从挪威一家回收和废物处理设施收集的电子垃圾样本。

在研究结果方面:

  • 方法性能:该方法在分析 89 种目标分析物时,75 种可定量或半定量。多数目标分析物在 WEEE 和污泥中的回收率在 60 - 110% 之间。在 WEEE 样品中,信号抑制较为常见;而在污泥样品中,信号增强更为突出。与以往研究相比,该方法在分析污水污泥时性能令人满意,且首次适用于电子垃圾样品分析。
  • 消化污泥分析:在消化污泥中共检测出 75 种多类新兴污染物中的 51 种。不同污染物在污泥中的浓度和检测频率有所差异。例如,PFAS 和双酚类(BPs)在污泥中浓度较高。其中,PFAS 中长链 PFAS 占主导,不同污水处理厂的 PFAS 浓度存在差异;BPs 中 BPA、BPS 和 BPF 是主要的类似物。此外,其他如苯并酮类(BzPs)、苯并三唑类(BTRs)和苯并噻唑类(BTHs)、对羟基苯甲酸酯类(parabens)、邻苯二甲酸单酯类似物(mPHTs)等也有不同程度的检出。
  • 污水处理厂目标污染物的去除效率:通过计算去除效率(RE%)评估目标分析物在污水处理厂的变化。厌氧消化能使目标污染物总浓度降低 89%,但双酚类出现负 RE%,意味着有新生成。在另一家采用厌氧消化结合石灰稳定和卫生处理的污水处理厂中,厌氧消化去除 68% 的目标污染物,石灰处理进一步促进了污染物的迁移和转化。
  • 电子垃圾塑料样品中目标污染物的分布:在电子垃圾塑料样品中检测到了所有 7 类化学物质。mPHTs 的检测频率最高,PFAS 和 parabens 的检测频率最低。不同类型塑料的化学物质分布存在差异,但由于样本数量有限,难以得出明确结论。

研究结论和讨论部分表明,该研究成功将常用的污泥样品新兴污染物提取方法应用于电子垃圾样品,分别在污泥和电子垃圾中检测出多种目标分析物,并评估了污泥处理过程中的去除效率。该研究的重要意义在于,为污水污泥和电子垃圾这两种复杂废弃物的管理提供了关键工具,有助于在循环经济框架下更好地进行化学风险评估,为未来废弃物处理和回收的研究和实践开辟了新方向。

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