饮用水处理工艺中甲基硅氧烷的迁移转化规律及多级处理效能评估

针对饮用水源中新兴污染物甲基硅氧烷(MSs)的去除难题，研究人员系统考察了8座水厂4类工艺对17种MSs（含CMSs/LMSs/HDMSs）的去除效能。发现常规工艺仅能去除23.1%-63.7%的CMSs，而O3-BAC与UF-NF组合工艺展现最优性能（HDMSs去除率达87.2%），为饮用水安全风险管控提供关键数据支撑。

　　

随着工业化进程加速，一类名为甲基硅氧烷(MSs)的有机硅化合物正通过医疗材料、润滑油等产品大量进入水环境。这类物质具有类似PFASs（全氟烷基化合物）的持久性和PAHs（多环芳烃）的环状结构，已被列为《斯德哥尔摩公约》潜在管控物质。更令人担忧的是，作为饮用水源的地表水中普遍检出MSs，而传统水处理工艺对其去除机制尚不明确，这直接关系到数亿人的饮水安全。

针对这一重大环境健康问题，同济大学环境科学与工程学院的研究团队在《Water Research》发表重要成果。该研究创新性地采用固相萃取-气相色谱质谱联用技术，系统追踪了8座代表性水厂（涵盖常规工艺、O₃-BAC、人工湿地预处理等4类工艺）中17种MSs的迁移转化规律，样本覆盖长江三角洲等多类水源。通过建立多阶段采样分析体系，首次揭示了不同工艺单元对环状(CMSs)、线性(LMSs)和氢封端(HDMSs)三类MSs的差异化去除特性。

主要技术方法
研究团队建立了涵盖17种MSs（8种CMSs、7种LMSs和2种HDMSs）的检测方法，在8座采用不同工艺的水厂设置采样点，采集源水、各工艺段出水和管网末梢水样本。采用同位素稀释法结合GC-MS/MS分析，通过质量平衡计算各工艺段去除率，并运用慢性参考剂量(RfD)模型评估健康风险。

浓度分布特征
源水检测显示16种MSs普遍存在，其中河网水源污染最严重（CMSs总量达147 ng/L），水库水源最低。所有水厂出水均检出残留，浓度排序为CMSs > HDMSs > LMSs，D5/D6等环状物质占比最高。

去除效能差异
常规工艺对CMSs去除率仅23.1%-63.7%，LMSs甚至出现负去除（-58.9%），表明传统消毒可能引发物质转化。O₃-BAC工艺表现突出，臭氧氧化与生物降解协同使HDMSs去除率达87.2%。采用人工湿地预处理+UF-NF组合工艺的水厂实现最优综合性能。

机制解析
研究发现消毒工艺对MSs去除具有双面性：常规工艺中氯消毒是主要去除途径，但预氯化会抑制后续O₃-BAC效能。臭氧通过破坏Si-O键实现初级降解，而BAC的生物降解作用对彻底去除至关重要。

健康风险评估
虽然所有水厂出水的MSs日均暴露量(ADD)均低于RfD限值，但研究者指出D4等物质具有内分泌干扰潜力，建议将MSs纳入水质监测指标，并优先推广O₃-BAC+膜过滤的组合工艺。

这项研究首次绘制了MSs在多重屏障处理体系中的归趋图谱，为修订《生活饮用水卫生标准》提供了科学依据。特别是发现预氧化工艺可能降低后续生物处理效率的规律，对现有水厂工艺优化具有直接指导价值。随着MSs年产量的持续增长，该成果将为全球饮用水安全保障体系构建关键技术支撑。