正确的过滤器可以防止饮用水中含有微塑料

在全球生产的所有塑料中，只有不到 10% 被回收利用。这其中最大的环境难题之一是塑料不会分解，只会分解成更小的碎片，从而污染土壤和水。长度在 1 微米到 5 毫米之间的小塑料颗粒被称为微塑料；小于 1 微米的塑料颗粒被称为纳米塑料。

到目前为止，湖水、地下水和自来水等水源中都发现了微塑料，其中可能还含有更小的纳米塑料。事实上，研究已经在中国的自来水、瑞士的湖水，甚至北极和南极地区的冰样本中发现了纳米塑料。然而，饮用水源中微小塑料污染的程度尚不清楚，因为检测起来很困难，这可能会使解决问题变得更加困难。

细小塑料颗粒对健康的潜在影响

最近，研究人员首次在人类血液和活体肺组织中发现了微塑料，但它们对人类健康的影响尚不完全清楚。摄入的微塑料颗粒可能会导致人类肠道微生物群失衡，从而导致肠易激综合征和炎症性肠病等胃肠道疾病。然而，两者之间的直接联系尚未确定。

瑞士联邦水科学与技术研究所粒子实验室负责人拉尔夫·卡吉 (Ralf Kägi) 表示，无论考虑何种风险，向环境中释放大量不可生物降解的合成材料（产生微塑料和纳米塑料颗粒）都是不明智的。

“纳米塑料颗粒可能会对生态系统和人类健康产生不良影响，”他补充道。“颗粒越小，被任何生物吸收并分布的可能性就越大，例如在胃肠道中。”

随着塑料不断降解，未来水源中的纳米塑料数量预计会增加，因此饮用水处理工艺必须配备去除纳米塑料的功能。

一些研究表明，饮用水处理厂可以很好地过滤纳米塑料。根据《整体环境科学》发表的一项研究，使用沙子和颗粒活性炭 (GAC) 过滤器（许多水壶过滤器使用的过滤器）的传统饮用水处理厂可以去除约 88.1% 的纳米塑料。如果还使用凝结过程，去除效率可以提高到 99.4%。

与此同时， 《危险材料杂志》上发表的另一项研究发现，一种名为慢砂过滤的处理工艺在保留水源中的纳米塑料颗粒方面同样有效，甚至更有效。在这种方法中，使用位于石英砂顶部的一层厚厚的生物活性层（称为 schmutzdecke）来处理水。未经处理的水首先通过生物层，然后通过其下方的沙层。

该研究的作者之一卡吉说，生物活性层由藻类、细菌和原生动物等生物组成，特别能有效地保留绝大多数颗粒物，包括微型和纳米塑料颗粒。

苏黎世水厂进行了中试规模的过滤实验，以比较不同的水处理工艺并模拟全规模饮用水处理厂中纳米塑料的去除。

在中试规模的慢砂过滤装置中，约 70% 的纳米塑料被保留在沙床的前 0.1 米内，在 0.9 米处保留率达到 99.5%。其他工艺的效果并不那么好。例如，臭氧化或将臭氧注入水中不会影响水处理过程中纳米塑料的保留。而活性炭过滤在过滤器的前 0.9 米内仅保留了 10%。

虽然这个消息令人兴奋，但慢砂过滤其实是一项相当古老的技术。它于 1875 年首次在美国使用。虽然由于其流速慢且无法处理浑浊的水源，它在 19 世纪后期逐渐失宠，但它仍然是一种很有前途的农村过滤方法。

由于慢砂过滤器占用大量空间，新建水厂也正在逐步淘汰慢砂过滤器。取而代之的是超滤，这是一种膜过滤系统，使用合成聚合物膜从水中物理分离或过滤物质，如沙子或藻类。卡吉说，超滤通常更贵，但效率与慢砂过滤器相当，而且占用空间较少。

关于此事的研究非常有限，但与其他技术相比，使用基于膜的过滤技术去除微塑料和纳米塑料颗粒似乎更有效。2021 年发表在《水科学与技术》上的一项研究发现，膜过滤方法在去除废水中的微塑料方面显示出 100% 的效率，实验室和实际规模的过滤结果都证明了这一点。

“在截留微型和纳米塑料颗粒方面，膜过滤系统甚至有望超越慢砂过滤系统，”Kägi 说道。尽管一些水处理工艺有望有效去除受污染水源中的塑料颗粒，但仍必须解决问题的根源。尽可能减少塑料使用仍然是提供无塑料饮用水的重中之重。