湿巾材料流动分析揭示微塑料污染贡献:基于五种湿巾类型的排放评估与管控策略

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Industrial and Engineering Chemistry 5.9

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  韩国研究人员通过物质流分析(MFA)框架,量化了湿巾使用产生的微塑料(MPs)和微纤维(MFs)环境排放。研究发现聚酯(PES)和聚丙烯(PP)湿巾年排放分别达2,007 t/y和23 t/y,预测环境浓度(PEC)分别为0.234 mg/L和0.003 mg/L。研究揭示非可冲散湿巾10%的误冲率将显著增加污水处理系统负担,强调需加强生物可降解替代品推广和处置监管。

  

湿巾作为现代生活必需品,其全球市场规模预计将从2023年的264.5亿美元增长至2032年的385.6亿美元。然而,这类以聚酯(PES, 87.2%)、人造丝(rayon, 12%)和聚丙烯(PP, 1%)为主要成分的非织造产品,正成为微塑料(MPs)污染的重要源头。韩国国立消防研究院支持的研究团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表论文,首次通过物质流分析(MFA)系统评估了五类湿巾(婴儿护理BW、面部清洁FW、通用GW、可冲散TW和清洁用CW)的MPs排放路径与环境归趋。

研究采用韩国环境部2024年报告数据(年产量1,237,390 t/y),结合文献报道的纤维脱落率(PES 3.6 mg/g、rayon 28 mg/g、PP 0.73 mg/g),构建了包含废水处理厂、污泥、出水等12个环境隔室的MFA模型。通过情景模拟分析不同处置方式的影响,并计算预测环境浓度(PEC)。

Configuration of technical and environmental compartments
研究整合韩国政府数据,将湿巾按材质分为PES主导型(BW、FW、GW)与rayon-PP混合型(TW、CW)。建立包含生产、使用、废弃物处理(填埋29.3%、焚烧24.6%、回收46.1%)的全生命周期分析框架,特别关注污水处理厂对MPs的截留效率(初级处理35%、二级处理58%)。

Mass flow of MPs and MFs in the environmental media
量化显示:PES湿巾产生MPs 27,800颗粒/g,年排放2,007吨至出水,形成6.5颗粒/L的PEC;rayon湿巾虽可生物降解,但其548,000颗粒/g的高释放量仍造成显著负荷。情景分析表明,非可冲散湿巾误冲率每增加10%,污水处理厂MPs负荷将提升18.7%,其中83.2%最终富集于污泥。

Conclusions
研究首次揭示:

  1. 污泥是MPs主要汇(占排放总量79.4%),农用污泥再利用可能导致陆地生态系统污染;
  2. rayon湿巾存在"可降解假象",其高MFs释放量(较PP高38倍)需重新评估环保宣称;
  3. 现行污水处理工艺对<300 μm MPs截留率不足42%,需开发深度处理技术。

该研究为制定湿巾行业标准提供数据支撑,建议:①强化"不可冲散"标识法规;②推广真丝/棉等全生物降解替代材料;③建立污泥中MPs的监测体系。韩国环境产业技术院(KEITI)资助的后续研究将聚焦MPs的生态风险评价,为完善微塑料管控政策提供科学依据。

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