《Journal of Water Process Engineering》：Microplastic dynamics across drinking water treatment stages with negative filtration efficiency observed in rapid sand filtration
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•原始水样和处理后的饮用水样中均含有微塑料。•饮用水处理厂去除微塑料的效率约为60.6%（60.4–61.0%）。•在饮用水处理厂中发现的微塑料主要以PE和PP为主。•这些微塑料多为小型（<50微米）且呈碎片状。•过滤处理方式去除微塑料的效率普遍较低。引言塑料颗粒，尤其是微塑料（
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原始水样和处理后的饮用水样中均含有微塑料。
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饮用水处理厂去除微塑料的效率约为60.6%（60.4–61.0%）。
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在饮用水处理厂中发现的微塑料主要以PE和PP为主。
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这些微塑料多为小型（<50微米）且呈碎片状。
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过滤处理方式去除微塑料的效率普遍较低。
引言
塑料颗粒，尤其是微塑料（MPs；1微米至5毫米），对环境的污染已成为全球性问题。在各种环境介质中都检测到了微塑料，包括水生系统、土壤、大气，甚至人体组织[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。由于微塑料可能对人类健康造成危害[6]，并且已有多种研究表明它们会对多种生物产生不良影响[7]，因此它们越来越被视为新兴污染物。此外，微塑料还能作为重金属、多环芳烃和抗生素等有害物质的载体[8]。
水库作为饮用水供应的主要地表水来源，由于其半封闭结构以及水体停留时间较长，容易成为微塑料的积聚地。微塑料来自周边流域，通过城市径流、废水排放、娱乐活动以及农业活动进入水库[1]、[9]。此外，大气沉降也会促使微塑料进入水库系统[10]。在这些环境中，微塑料会因物理和化学作用而发生破碎和重新分布，从而广泛存在于不同的水体中[11]。因此，水库可能会持续为饮用水处理厂提供微塑料。饮用水来源包括地表水（如河流、湖泊和水库）以及地下水系统，如含水层和泉水。不过，尽管微塑料的密度较低且具有浮力，但它们仍然广泛分布于这些环境中，不仅以漂浮物形式存在，还以悬浮颗粒的形式存在于整个水柱中[12]、[13]。不同淡水系统中的微塑料浓度差异很大。例如，马来西亚霹雳河的微塑料浓度在68到268微塑料/升之间[14]，而台湾法济河和达里河的浓度则分别为0.23微塑料/升和0.13微塑料/升[15]，德国奥克尔河的浓度为0.13微塑料/升[16]。
评估饮用水处理厂去除微塑料的效果非常重要，因为这些处理厂在保障水质安全方面起着关键作用，同时也直接影响人类的接触程度[17]。先前的研究表明，去除效率会因所采用的处理工艺而有所不同。例如，采用混凝沉淀联合处理工艺时，去除效率可达约85%，而采用沉淀和颗粒活性炭联合处理工艺时，去除效率仅为54.5%[18]、[19]。还有研究指出存在季节性差异，泰国某饮用水处理厂在旱季的微塑料平均浓度为609.1±84.7颗粒/升，去除效率为67.6%，而在雨季则为57.2%[51]。这些研究结果体现了处理效果的差异性，也表明需要进一步了解水流剪切力及其他操作因素在过滤环节中的作用。
虽然以往的研究主要关注河流、水库和海洋环境中的微塑料[2]、[15]、[20]，但关于全规模饮用水处理厂中各个处理阶段微塑料的行为及去除情况的相关信息却十分有限，尤其是在台湾地区。特别是混凝、沉淀和快速砂滤等特定处理单元在微塑料去除和破碎过程中的作用，目前仍缺乏足够的了解。为填补这些空白，本研究对多个全规模饮用水处理厂中的微塑料进行了调查，分析了不同处理阶段的微塑料浓度、特性以及聚合物组成。同时重点研究了微塑料在处理过程中的分布情况以及各处理单元的去除效率。
章节节选
研究区域与采样策略
本研究调查了从台湾桃园都会区四座全规模饮用水处理厂采集的原始水样和处理后水样。这四座处理厂都依赖水库水源，属于典型的地表水处理系统，不过它们的设计处理能力和处理流程有所不同（见图1）。一般来说，这些处理系统的流程包括预处理、混凝沉淀、沉淀、快速过滤和消毒等步骤。
饮用水处理厂中微塑料的浓度与去除情况
从四座饮用水处理厂采集的所有水样中都检测到了微塑料，原始水样中的微塑料平均浓度在不同地点之间介于568±31.8微塑料/升到1006±131微塑料/升之间（见图2a）。这一数值远高于此前多项研究报道的数值，说明不同水生系统中的微塑料含量存在较大差异（见表1）。这种差异可能是由水源差异、人类活动影响、气候条件以及方法学因素共同导致的。
结论
在所研究的饮用水处理厂的各个处理阶段都检测到了微塑料，原始水样中的微塑料浓度在568到1006微塑料/升之间，这一事实再次证明了水库是微塑料污染的重要来源。尽管不同饮用水处理厂原始水样中的微塑料含量差异较大，但所有处理系统的整体去除效率都相对稳定，约为60%，这说明传统的处理工艺具有相近的处理效果。大多数处理阶段都能降低水样中的微塑料浓度，
CRediT作者贡献声明
Ana Maria Janet Pacheco Mori：撰写——初稿撰写、正式分析、数据整理。Piotr Jachimowicz：撰写——审阅与编辑、可视化处理、结果验证。H.M. Solayman：撰写——审阅与编辑、可视化处理、结果验证。Kuan-Chung Chen：方法设计、实验研究、正式分析。Nur Shadrina Ghaisani：撰写——审阅与编辑、结果验证。Anggraini Widyastuti：撰写——审阅与编辑、结果验证、正式分析。Cat Tuong Le Tong：撰写——审阅与编辑、结果验证。
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在撰写本稿件时，仅使用了生成式人工智能工具（如ChatGPT、OpenAI）来优化语句表达、提升可读性以及辅助文献检索。这些工具并未参与任何数据的生成、分析或解读工作。所有的科学内容、研究结果和结论均由作者亲自完成并验证。
利益冲突声明
作者声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到了“区域可持续发展与高科技产业研究卓越计划”（项目编号：CZ.10.03.01/00/22_003/0000048）的支持，该计划隶属于“公正转型运营计划”。此外，本研究还部分得到了台湾国家科学技术委员会（NSTC，项目编号：NSTC 113-2221-E-033-017-MY2）的资助。Piotr Jachimowicz是在捷克共和国和匈牙利政府资助的维谢格拉德奖学金计划支持下开展相关研究的。
Ana Maria Janet Pacheco Mori|Piotr Jachimowicz|H.M. Solayman|Kuan-Chung Chen|Nur Shadrina Ghaisani|Anggraini Widyastuti|Cat Tuong Le Tong|Ferlian Vida Satriaji|Jheng-Jie Jiang
