家用净水器中微量污染物的行为特征

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由于水源污染,很多新兴污染物(如消毒副产物、抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)在自来水中被检测出来,对人类健康造成威胁。为了得到更安全的饮用水,近二十年来家用净水设备在我国迅速普及。然而家用净水设备对于微量污染的去除情况还缺少相关的研究。因此,本文以家用净水器为研究对象,研究了家用净水器各级工艺对余氯、总有机碳(TOC)、典型微量污染物(三卤甲烷(THMs)、抗生素和ARGs)的净化特征,探究长期使用的滤芯上的微生物特征和ARGs分布,并调研了天津市不同地区家用净水器的使用情况及净化效果。
  实验室的家用净水器由聚丙烯纤维棉(PP棉)、颗粒活性炭(GAC)滤芯、压缩活性炭(CTC)滤芯、超滤(UF)滤芯和后置颗粒活性炭(ATAC)滤芯组成。使用初期,净水器对总氯、TOC和THMs的去除率为85%、59%和37%;对大环内酯类抗生素(MLAs )的去除率为91%;对ARGs的总削减量为0.71~2.43log,UF滤芯和ATAC滤芯对ARGs有较大的的削减,分别为0.07~1.63log和0.04~1.75log。净水器长期使用后(过水量为1400L,使用时间为6个月),PP棉、GAC滤芯和CTC滤芯的净化能力明显下降,而且具有成为新污染源的潜力。净水器对TOC的去除率仅为20%,对自来水中低浓度的抗生素(<0.5ng/L)无明显去除。高浓度抗生素(0.75~1.08μg/L)的净化实验表明各滤芯对抗生素吸附尚未达到饱和,对高浓度的抗生素的去除率仍能达到50%~81%。长期使用的滤芯中ARGs的浓度为101~104copies/L。UF滤芯上的生物量和ARGs浓度最高。滤芯在门水平上的优势菌群为Proteobacteria,Acidobacteria和Chloroflexi;在属水平上为Bradyrhizobium、Novosphingobium、Sphingorhabdus、Amphiplicatus和Sphingopyxis。
  26户的调研也发现滤芯的长期使用(6~12个月)普遍存在,长期使用的净水器净化能力下降,存在抗生素和ARGs富集和释放。调研的自来水中THMs总浓度、抗生素总浓度和ARGs总浓度分别为25.86~62.45μg/L、0.90~10.94ng/L和2.94×101~9.20×105copies/L。家用净水器对THMs的平均去除率为46%,34%的家用净水器对THMs的去除率大于70%。仅8%的家用净水器对抗生素的去除率达70%以上,54%的净水器对抗生素无去除。家用净水器对ARGs总浓度的去除为-2.85~2.91log,35%的家用净水器出水中ARGs总浓度升高。
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