水中内分泌干扰物处理技术与原理

[摘 要]环境内分泌干扰物（EDCs）对人类健康和生态环境的危害受到全社会的关注，已成为水环境治理研究的热点和难点？首先介绍了内分泌干扰物的分类和危害？然后对水中典型内分泌干扰物的去除方法进行了对比分析，并指出寻求高效稳定的去除内分泌干扰物的技术和最佳的组合工艺是今后研究的一个趋势？

[关键词]内分泌干扰物 污染现状 水处理技术

中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0081-01

前言

环境内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals， EDCs）是环境污染特别是饮用水安全保障技术研究中的重大问题，己成为一个全球性的社会问题，引起了人们越来越多的关注。美国环保局（USEPA）对环境内分泌干扰物（EDCs）定义为对生物的正常行为及生殖？发育相关的正常激素的合成？贮存？分泌？体内输送？结合及清除等过程产生妨碍作用，使得激素受体无法结合来自生物体自然分泌的激素，尤其是性激素，导致生物体出现各种各样的机能障碍。

1 环境内分泌干扰物的种类

EDCs的来源可分为天然和人工合成化学物两大类？目前在美国化学文摘中登记的化学物质己超过2000万种，进入环境的就有数万种？此外每年全球市场还要增加1500～2000种新的化学物质？研究证实，约有60～70种环境化学污染物具有雌激素活性，数百种己被确定具有激素作用，能干扰机体内分泌结构和功能产生各种毒效应，但大多数物质是否具有这种作用尚待研究？

美国国家环境保护局USEPA则将其分为三类：

K类（Know）--对动物内分泌干扰物有强有力的证据的化学物；

P类（Probable）--在生物检测中，发现对内分泌有扰乱作用的化学物质；

S类（Suspect）--尚缺乏充分证据，只通过检测提供依据的化学物质？

内分泌干扰物质种类繁多，结构迥异？总的来说，主要有以下4类：天然雌激素？植物性雌激素和真菌性雌激素？人工合成的雌激素？环境化学污染物？

2 内分泌干扰物的危害及作用途径

环境内分泌干扰物大多数为脂溶性，化学性质稳定，可通过食物链富集，进入机体以后生物半衰期较长，可在机体内长期蓄积，难以生物降解，不易排出甚至不排出？

环境内分泌干扰物通过各种途径进入机体后，其干扰内分泌系统正常结构和功能的效应可分为两种：（1）直接作用，指通过作用于下丘脑-垂体-靶腺轴的任一环节，影响激素的合成？分泌及反馈调节，产生不良效应；（2）间接作用，指与内分泌改变密切相关的效应，如生殖？免疫？内分泌敏感性肿瘤等环境内分泌干扰物的生物学效应包括对内分泌系统的影响？对生殖与发育的影响？致癌作用？神经系统毒效应和对免疫系统的影响等？

3 内分泌干扰物的处理技术研究进展

3.1 生物方法

现在已有很多国内外的科研工作者致力于生物法去除EDCs的研究， 众多研究表明多数EDCs是易于生物降解的？生物降解法具有操作简单？经济有效以及不产生副产物等特点，在水处理中应用广泛？目前，国外大多采用生物降解法去除水中的EDCs，即通过微生物先将有机大分子物质降解成易降解的有机小分子物质，并最终降解成CO2和H2O 等，从而将污染物从水中去除？

3.2 物理方法

2001年USEPA出版了一本关于水中内分泌干扰物处理的手册，简要介绍了各种常用的饮用水处理工艺（如絮凝沉淀？过滤和吸附等）对 DDT？PCBs？硫丹？中氧氯？酞酸二乙酯？DEHP 和 BPA 这几种内分泌干扰物的处理，比较了几种方法的效果，认为颗粒活性炭吸附是从饮用水中去除 EDCs 的有效方法？

3.2.1吸附法

因吸附法简单有效，处理EDCs最典型的方法就是吸附法？近年来，大量实验研究表明各种吸附剂均可以有效去除水中的EDCs？常用的吸附剂有活性炭？改性活性炭？改性陶粒？土壤等？由于大部分EDCs 都是亲脂性物质， 因此根据相似相容原理， 人们研究出一种环境友好型吸附剂--仿生吸附剂，可以处理常规方法无法根除的？浓度较低的EDCs？目前常用的仿生材料有两种：聚羟基丁酸酯类（PHB）和乙酸纤维素-三油酸甘油酯类？

3.2.2混凝法

在水处理方法中，混凝法是最常用？最省钱？最重要的方法之一，混凝是给水处理工艺的核心部分之一？混凝剂是混凝法关键部分和核心基础？研究表明利用阳离子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚丙烯酰胺（CPAM）为混凝剂去除水中的DMP，去除率达99.87%？聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铁（PFC）对EDCs 去除率很低，而自制的聚丙烯酰胺对DMP 的去除率可达到97.3%，这可能是与有机高分子混凝剂分子质量大？分子链长，分子链上所包含的活性位点较多有关？？

3.2.3膜分离法

典型的EDCs 具有分子质量较大的特点，这决定了它们可以用膜分离技术去除？目前应用较多的膜分离法有微滤（MF）？超滤（UF）和纳滤（NF）等？研究表明采用聚砜超滤膜和再生纤维素超滤膜对BPA 的截留率可达90%以上。使用截留相对分子质量分别为10000、6000、2000的超滤膜去除典型内分泌干扰物BPA，对应的去除率分别为93.0%、88.9%、97.7%。采用纳滤膜去除水中CBA时pH值的增大会提高膜对CBA的截留率，一定范围内增大操作压力和降低溶液中离子强度能够提高CBA的去除率？

3.3 化学方法

化学氧化技术作为一种有效的水处理手段，近年来在给水处理中引起了水处理界越来越多的关注？氧化去除微污染有机物的方法是利用强氧化剂分解水中的有机污染物，使之转变成诸如 H2O？CO2和无机盐等无害的无机化合物，彻底实现水中污染物的完全去除和无害化，一般除污染效果好，适应面广，应用相对较多？目前能够用于给水处理的氧化剂主要有氯？二氧化氯？高锰酸钾？过氧化氢和臭氧，它们在标准状态下的氧化还原电位分别为 1.36V？1.50V？1.69V？1.77V和 2.07V？

对 EDCs 的处理技术，目前研究最多的是近 20 年来发展起来的高级氧化技术（AOTs）？高级氧化技术种类较多，如光化学氧化法？臭氧氧化法？超声辐射降解法？超临界水氧化法？辐照法等？这些方法都能很好地应用到 EDCs 的处理上？高级氧化法对EDCs 的去除率较高，且处理时间短，一般几十分钟就能完成，缺点是用药量较多，处理成本较高？

5.4 组合法

研究发现，单独的超滤膜对EE2的去除率仅在5%左右，而活性炭/UF 组合工艺对EE2的去除率可达80%以上，且随着活性炭投加量的增加，EE2去除率也随之增大，活性炭可以通过后面的超滤膜使之固液分离？臭氧/活性炭组合工艺对PAEs 的去除情况，O3对DMP？DEP 和DBP 的去除率在40%～70%，再经过活性炭吸附后，可完全去除污染物，因此活性炭吸附是主要的处理单元。

组合工艺可以弥补单个工艺的不足点，从而达到更加高效稳定去除有机污染物的效果？目前研究较多的是物理化学组合法去除EDCs，而较少有生物法与其他工艺的组合？

4 结语

目前尚缺乏高效？稳定？成熟的去除EDCs的技术和工艺；常规给水处理工艺对EDCs 的去除效果不是很好；实际应用的污水处理工艺对EDCs具有一定的去除率，但还不能使出水中大部分EDCs的浓度低于可能造成水生生物产生内分泌干扰效应的浓度阈值；膜分离和化学法的去除率相对较高，但成本也相对较高，距离实际应用还有许多工作要做；考虑到EDCs 难降解的特点，各种技术的组合处理是一个研究和开发的方向？

参考文献：

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[2]岳舜琳.我国给水内分泌干扰物问题[J].净水技术，2006.

[3]林喜燕，于瑞莲，胡恭任.环境激素对水生动物干扰效应及机制研究进展[J].环境科学与技术，2009.

[4]张琴，包丽颖，刘伟江，郁亚娟.我国饮用水水源内分泌干扰物的污染现状分析[J].环境科学与技术，2011.

作者简介：

罗会龙 （1991.09--） 性别：男，陕西省西安市市人，市政工程研究生。