研究背(bei)景(jing)

截至2020年(nian)(nian)底，我(wo)國(guo)城(cheng)鎮(zhen)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)廠4326座(zuo)，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)能(neng)力達(da)到2.8億m3/d。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)作為污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)主要(yao)(yao)副產物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，其(qi)(qi)產量(liang)也逐(zhu)年(nian)(nian)增加(jia)(jia)，年(nian)(nian)產量(liang)達(da)5510萬噸(以(yi)(yi)(yi)含(han)水(shui)(shui)(shui)率80%計)。對于(yu)如(ru)此(ci)龐(pang)大(da)(da)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)產量(liang)，如(ru)何對其(qi)(qi)進行有效安全(quan)的(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)處(chu)(chu)(chu)(chu)置(zhi)問題日益突出(chu)。2021年(nian)(nian)《“十四五”城(cheng)鎮(zhen)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)及資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)利用(yong)(yong)發展規劃(hua)》鼓勵污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)能(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)回(hui)收利用(yong)(yong)，同(tong)時(shi)要(yao)(yao)求(qiu)2035年(nian)(nian)全(quan)面實現(xian)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)無(wu)害(hai)化(hua)(hua)資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)置(zhi)。一方面，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)富集了(le)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)大(da)(da)量(liang)營養物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質可以(yi)(yi)(yi)通過(guo)生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、化(hua)(hua)學等(deng)技術手段實現(xian)資(zi)源(yuan)循(xun)環(huan)(huan)。另一方面，由(you)于(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)具有較(jiao)強(qiang)的(de)(de)吸附性能(neng)，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)30%~80%的(de)(de)有毒有害(hai)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質被(bei)吸附在(zai)(zai)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)，制約了(le)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)(de)資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)利用(yong)(yong)。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)常見的(de)(de)有毒有害(hai)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質包括重(zhong)金(jin)屬、病(bing)原(yuan)菌、有機污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(多環(huan)(huan)芳烴、多氯聯(lian)(lian)苯(ben)等(deng))。此(ci)外，微(wei)塑料、抗生素(su)及抗性基(ji)因、內(nei)分(fen)泌干擾物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、全(quan)氟化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(PFAS)等(deng)新型難降解有毒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)均也在(zai)(zai)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)有檢出(chu)。由(you)于(yu)其(qi)(qi)具有持久(jiu)性、生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)累積性和高(gao)毒性等(deng)特(te)點，進入環(huan)(huan)境對生態環(huan)(huan)境及人體健康(kang)造成(cheng)嚴重(zhong)威脅。因此(ci)，我(wo)國(guo)實施GB4284—2018《農(nong)用(yong)(yong)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)控制標準(zhun)》、GB/T23486—2009《城(cheng)鎮(zhen)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)廠污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)(chu)置(zhi)——園林(lin)綠化(hua)(hua)用(yong)(yong)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)質》以(yi)(yi)(yi)及GB/T24600—2009《城(cheng)鎮(zhen)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)(chu)置(zhi)土(tu)地改良用(yong)(yong)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)質》對污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)重(zhong)金(jin)屬、多氯聯(lian)(lian)苯(ben)、多環(huan)(huan)芳烴和苯(ben)并(bing)芘等(deng)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)含(han)量(liang)進行限制。歐洲，美國(guo)等(deng)國(guo)家同(tong)樣制定了(le)嚴格的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)土(tu)地利用(yong)(yong)相關要(yao)(yao)求(qiu)和管理(li)(li)措施。由(you)此(ci)可見，我(wo)國(guo)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)處(chu)(chu)(chu)(chu)置(zhi)面臨著(zhu)加(jia)(jia)強(qiang)無(wu)害(hai)化(hua)(hua)與提升資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)的(de)(de)雙重(zhong)任務。

目前，我國污(wu)(wu)泥(ni)(ni)典型(xing)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)處(chu)置(zhi)工(gong)藝(yi)包括(kuo)干化(hua)焚燒、好氧(yang)堆肥(fei)或厭氧(yang)發(fa)酵后(hou)進(jin)行土地(di)利用(yong)等(deng)(deng)。其中(zhong)干化(hua)焚燒等(deng)(deng)熱處(chu)理(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)雖然可以有(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)解決污(wu)(wu)泥(ni)(ni)無(wu)害(hai)化(hua)的(de)(de)問題(ti)，但高能耗(hao)(hao)、高碳(tan)排放的(de)(de)特(te)點使其無(wu)法滿足碳(tan)減排的(de)(de)需求。此外，傳統生物(wu)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)對污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)污(wu)(wu)染物(wu)的(de)(de)去除效(xiao)(xiao)果有(you)限(xian)。水(shui)(shui)熱技(ji)術(shu)(shu)(HT)作為污(wu)(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理(li)(li)處(chu)置(zhi)過程中(zhong)的(de)(de)重(zhong)要調(diao)理(li)(li)手段，具有(you)能耗(hao)(hao)低、運行周(zhou)期短等(deng)(deng)特(te)點。水(shui)(shui)熱處(chu)理(li)(li)技(ji)術(shu)(shu)在強化(hua)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)、促進(jin)厭氧(yang)消化(hua)轉化(hua)效(xiao)(xiao)率、能源與資源回(hui)收等(deng)(deng)方面表現(xian)突出效(xiao)(xiao)果，是(shi)近年來的(de)(de)備受關注的(de)(de)新興技(ji)術(shu)(shu)。與傳統熱處(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)相比(bi)，水(shui)(shui)熱技(ji)術(shu)(shu)是(shi)一(yi)種非蒸發(fa)性(xing)熱轉化(hua)技(ji)術(shu)(shu)，在不添加化(hua)學藥劑的(de)(de)條件下可以實(shi)現(xian)極限(xian)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(含(han)水(shui)(shui)率<40%)。當將(jiang)1噸含(han)水(shui)(shui)率為95%的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)至50%時，水(shui)(shui)熱技(ji)術(shu)(shu)(200℃,30min)的(de)(de)能耗(hao)(hao)僅(jin)為傳統化(hua)學絮凝+熱干化(hua)工(gong)藝(yi)的(de)(de)40%~60%。除上(shang)述優勢(shi)外，研(yan)究(jiu)表明(ming)水(shui)(shui)熱技(ji)術(shu)(shu)在實(shi)現(xian)重(zhong)金屬穩(wen)定、微(wei)塑料老(lao)化(hua)降解、抗生素(su)及抗性(xing)基因去除等(deng)(deng)領域也有(you)較好的(de)(de)表現(xian)。目前，水(shui)(shui)熱技(ji)術(shu)(shu)實(shi)現(xian)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)資源轉化(hua)以及減量(liang)(liang)化(hua)的(de)(de)研(yan)究(jiu)已有(you)大量(liang)(liang)報道和系統總結，缺(que)乏對水(shui)(shui)熱處(chu)理(li)(li)在污(wu)(wu)泥(ni)(ni)無(wu)害(hai)化(hua)處(chu)理(li)(li)應用(yong)的(de)(de)總結，展望水(shui)(shui)熱處(chu)理(li)(li)在污(wu)(wu)泥(ni)(ni)無(wu)害(hai)化(hua)的(de)(de)應用(yong)前景。

本文歸(gui)納了水熱處理(li)對污(wu)泥中有害物質 (重金屬、抗生素及抗性基因(yin)、持久性有機污(wu)染物、病原(yuan)菌以及微塑(su)料) 遷移(yi)轉化(hua)規律影(ying)響及降解機制研(yan)(yan)究(jiu)進展。針對目前的(de)研(yan)(yan)究(jiu)進展提出未(wei)來的(de)研(yan)(yan)究(jiu)方(fang)向，以期為優化(hua)水熱技術(shu)在(zai)實現(xian)污(wu)泥無害化(hua)處理(li)的(de)推廣與應用提供有益(yi)參考(kao)。

摘(zhai)要

水(shui)熱技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(HT)作為一種(zhong)環境(jing)友好(hao)型技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，在強化(hua)(hua)污(wu)泥脫水(shui)、回收污(wu)泥能(neng)源(yuan)和營養物(wu)(wu)質方面被廣泛(fan)應用(yong), 并得到了(le)系統(tong)的(de)(de)(de)總結(jie)(jie)。然(ran)而，目前尚缺乏水(shui)熱技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在污(wu)泥無害化(hua)(hua)處(chu)(chu)理應用(yong)研(yan)究的(de)(de)(de)系統(tong)梳(shu)理。本文首先總結(jie)(jie)了(le)水(shui)熱處(chu)(chu)理對(dui)污(wu)泥中(zhong)重(zhong)金(jin)屬固液相(xiang)遷(qian)移及化(hua)(hua)學形(xing)態轉(zhuan)化(hua)(hua)規律的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，即水(shui)熱處(chu)(chu)理顯(xian)著降低了(le)污(wu)泥固相(xiang)產(chan)(chan)物(wu)(wu)中(zhong)重(zhong)金(jin)屬的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)可利用(yong)性和浸出風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)，而液相(xiang)產(chan)(chan)物(wu)(wu)和生(sheng)物(wu)(wu)油中(zhong)重(zhong)金(jin)屬的(de)(de)(de)含量和生(sheng)態風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)增加(jia)。其(qi)次總結(jie)(jie)了(le)水(shui)熱處(chu)(chu)理對(dui)致病(bing)菌與有(you)(you)毒有(you)(you)害有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)去(qu)除(chu)效果和降解(jie)(jie)機(ji)(ji)制的(de)(de)(de)研(yan)究進展，即水(shui)熱處(chu)(chu)理可以(yi)有(you)(you)效去(qu)除(chu)污(wu)泥中(zhong)抗生(sheng)素及抗性基因、持久性有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)(POP)、致病(bing)菌以(yi)及微(wei)(wei)塑(su)料(liao)(liao)，但其(qi)中(zhong)多(duo)氯聯(lian)苯(PCBs)、多(duo)氟烷烴(PFAS)與微(wei)(wei)塑(su)料(liao)(liao)(PE和PVC)的(de)(de)(de)水(shui)熱降解(jie)(jie)產(chan)(chan)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)毒性提高(gao)。最(zui)后，針對(dui)目前研(yan)究現狀(zhuang)，提出未來的(de)(de)(de)研(yan)究方向(xiang)包(bao)括識別(bie)水(shui)熱過程污(wu)泥中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)/無機(ji)(ji)組分對(dui)污(wu)染物(wu)(wu)遷(qian)移轉(zhuan)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)機(ji)(ji)制；對(dui)有(you)(you)毒有(you)(you)害污(wu)染物(wu)(wu)水(shui)熱降解(jie)(jie)中(zhong)間/最(zui)終產(chan)(chan)物(wu)(wu)進行生(sheng)態風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評價。

一、水熱(re)處理(li)對污泥(ni)中(zhong)重金屬遷移轉化(hua)影(ying)響

重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)作為(wei)(wei)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)典型的(de)(de)污(wu)染物(wu)。研究表明(ming)我國(guo)城(cheng)市(shi)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)排(pai)序為(wei)(wei)Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd，其(qi)中(zhong)(zhong)Zn的(de)(de)平均濃(nong)度為(wei)(wei)6.09×102mg/kg (干基)。不(bu)同(tong)地區(qu)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)差(cha)異較大，主要受到不(bu)同(tong)地區(qu)水(shui)質差(cha)異的(de)(de)影響。然(ran)而，污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)絕對濃(nong)度并(bing)不(bu)能完全解其(qi)環境(jing)毒性和(he)(he)(he)遷移性，重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)化(hua)學形(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)分(fen)布(bu)更(geng)大程(cheng)度決定著其(qi)環境(jing)行為(wei)(wei)和(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)效應。目前，污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)化(hua)學形(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)主要通(tong)過Tessier法(fa)和(he)(he)(he)BCR法(fa)進(jin)行分(fen)級(ji)提取(qu)，并(bing)根據其(qi)化(hua)學遷移能力評(ping)價生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險(xian)。其(qi)中(zhong)(zhong)Tessier法(fa)將(jiang)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)劃分(fen)為(wei)(wei)五個部分(fen)，分(fen)別是：可(ke)交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(F1)、碳(tan)酸鹽(yan)結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(F2)、鐵-錳氧化(hua)物(wu)結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(F3)、有機物(wu)結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(F4)和(he)(he)(he)殘(can)(can)渣(zha)態(tai)(tai)(tai)(tai)(F5)。BCR提取(qu)將(jiang)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)被分(fen)為(wei)(wei)四(si)個部分(fen)，包括：酸溶態(tai)(tai)(tai)(tai)(f1)、可(ke)還原態(tai)(tai)(tai)(tai)(f2)、可(ke)氧化(hua)態(tai)(tai)(tai)(tai)(f3)和(he)(he)(he)殘(can)(can)渣(zha)態(tai)(tai)(tai)(tai)(f4)。基于不(bu)同(tong)化(hua)學形(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險(xian)不(bu)同(tong)，這(zhe)兩種提取(qu)方法(fa)中(zhong)(zhong)的(de)(de)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)以分(fen)為(wei)(wei)三(san)類：生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)可(ke)利用(yong)(yong)態(tai)(tai)(tai)(tai)(F1 + F2或f1 + f2)、潛(qian)在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)可(ke)利用(yong)(yong)態(tai)(tai)(tai)(tai)(F3 + F4或f3)以及穩定態(tai)(tai)(tai)(tai)(F5或f4) 。本部分(fen)將(jiang)總結(jie)歸納不(bu)同(tong)水(shui)熱溫度污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)態(tai)(tai)(tai)(tai)分(fen)布(bu)及化(hua)學形(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)遷移轉(zhuan)化(hua)規律，并(bing)對其(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險(xian)進(jin)行評(ping)價。

圖1 原(yuan)污泥(RS)及(ji)相應水熱處理污泥(HT-Sludge)中(zhong)不同重金屬(shu)含量

與(yu)焚燒(shao)、熱(re)解相(xiang)(xiang)比，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)反應(ying)溫度(du)較(jiao)低。因此(ci)，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)向氣相(xiang)(xiang)產物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)轉移不(bu)進(jin)行討論。水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)分子(zi)(zi)有機(ji)質(zhi)逐漸(jian)發生水(shui)(shui)(shui)(shui)解、縮合(he)等反應(ying)，使污(wu)泥(ni)與(yu)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)結合(he)位(wei)點和(he)結合(he)方式發生變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，進(jin)而影(ying)響了污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)態分布(bu)和(he)化(hua)(hua)(hua)學形(xing)態的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)。一般(ban)來說，由于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)分子(zi)(zi)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)分解，污(wu)泥(ni)液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)(liang)會逐漸(jian)升(sheng)高(gao)。此(ci)外(wai)，當水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)溫度(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)液(ye)化(hua)(hua)(hua)階(jie)段時(shi)(T>250 ℃)，污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)開始轉移到生物(wu)(wu)(wu)(wu)油(you)(bio-oil)中(zhong)(zhong)(zhong)，其含(han)量(liang)(liang)隨(sui)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而升(sheng)高(gao)(<10%)。因此(ci)，對(dui)生物(wu)(wu)(wu)(wu)油(you)進(jin)行高(gao)值化(hua)(hua)(hua)利(li)用時(shi)，應(ying)考(kao)慮其中(zhong)(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)潛(qian)在風險。然而，不(bu)同水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)條件處(chu)理(li)后，污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)部分重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(71%)依然殘留在固相(xiang)(xiang)產物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)。研究表明，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)固相(xiang)(xiang)產物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)部分重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)(liang)升(sheng)高(gao)(As和(he)Pb除(chu)外(wai))均(jun)高(gao)于(yu)原污(wu)泥(ni)，并隨(sui)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而逐漸(jian)升(sheng)高(gao)。這主要是由于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)部分有機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)解進(jin)入液(ye)相(xiang)(xiang)，污(wu)泥(ni)固體(ti)含(han)量(liang)(liang)降低，而重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)總量(liang)(liang)基本保持不(bu)變(bian)(bian)，從而導(dao)致固相(xiang)(xiang)產物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)含(han)量(liang)(liang)提高(gao)。

除重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)濃度變化(hua)，重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)化(hua)學形(xing)(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)浸(jin)出特性(xing)(xing)(xing)是評價其生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)指標（表(biao) 1）。結(jie)果(guo)表(biao)明，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)(chu)理后，污(wu)(wu)泥固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)大部分(fen)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(As、Cd、Cr、Ni、Pb和(he)(he)Ni)從(cong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)可(ke)(ke)(ke)利用(yong)(yong)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(可(ke)(ke)(ke)交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)+碳(tan)酸(suan)鹽結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai))轉(zhuan)化(hua)成(cheng)潛(qian)在生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)可(ke)(ke)(ke)利用(yong)(yong)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)或穩(wen)(wen)定(ding)(ding)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)，表(biao)明水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險降低(di)。同(tong)時，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)溫度和(he)(he)處(chu)(chu)理時間的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)有(you)(you)助于進一步降低(di)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)風(feng)險。此外(wai)，Liu等(deng)研究發(fa)(fa)現，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)(chu)理后(200℃，60min)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)浸(jin)出量(liang)顯著(zhu)降低(di)。然(ran)而，當(dang)處(chu)(chu)于液化(hua)階(jie)段時(T>250 ℃)，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)油中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)含量(liang)逐漸升(sheng)高(gao)。對(dui)于水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)技術實現污(wu)(wu)泥固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因，Huang等(deng)研究發(fa)(fa)現，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)污(wu)(wu)泥重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(Cu，Zn)從(cong)溶解態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)不溶性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)硫化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(Cu-Fe-S和(he)(he)Zn-Fe-S)，同(tong)時高(gao)毒性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr (Ⅵ) 被還原(yuan)為(wei)(wei)低(di)毒性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr (Ⅲ)。除此之(zhi)外(wai)，堿性(xing)(xing)(xing)條件或與(yu)不同(tong)木(mu)(mu)質纖維素(su)類生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(例(li)如纖維素(su)、木(mu)(mu)質素(su)和(he)(he)木(mu)(mu)聚糖)協同(tong)處(chu)(chu)理可(ke)(ke)(ke)以通過(guo)(guo)促進重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)沉淀作(zuo)用(yong)(yong)進一步提(ti)升(sheng)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)。因此，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)(chu)理可(ke)(ke)(ke)以實現固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)化(hua)和(he)(he)固(gu)定(ding)(ding)。然(ran)而，當(dang)將水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)應用(yong)(yong)于土壤時，復雜(za)的(de)(de)(de)(de)(de)環境脅迫(po)下水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)炭中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)賦(fu)存形(xing)(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)環境風(feng)險是否會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)改變還需要(yao)(yao)未來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)研究工作(zuo)加以證明。此外(wai)，若提(ti)高(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)處(chu)(chu)理對(dui)污(wu)(wu)泥重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)定(ding)(ding)作(zuo)用(yong)(yong)，需探明不同(tong)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)階(jie)段污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)有(you)(you)機(ji)與(yu)無機(ji)組分(fen)賦(fu)存形(xing)(xing)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)與(yu)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)機(ji)制。

表1 水熱(re)處理對(dui)污泥中(zhong)重金(jin)屬形態分布(bu)的影(ying)響(xiang)

二(er)、水熱處理對污泥中抗生素及抗性(xing)基因的(de)影響

抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)作為一種(zhong)新型環(huan)境污(wu)染物(wu)(wu)，20世紀以(yi)(yi)來(lai)被(bei)廣(guang)泛應用于人(ren)體和(he)畜牧業。大量(liang)(liang)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)會進(jin)入排水系統或(huo)(huo)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)環(huan)境中(zhong)(zhong)(zhong)，導致環(huan)境中(zhong)(zhong)(zhong)含有相應抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基(ji)因(yin)(ARGs)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)存(cun)(cun)活下(xia)來(lai)。同時，微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基(ji)因(yin)通(tong)過水平傳遞或(huo)(huo)垂直傳遞在(zai)環(huan)境中(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行(xing)傳播擴散，對(dui)人(ren)體健(jian)康和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)安(an)全(quan)產生(sheng)(sheng)(sheng)威脅。污(wu)水處(chu)(chu)(chu)理廠作為抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)進(jin)入環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)來(lai)源，抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)在(zai)污(wu)水處(chu)(chu)(chu)理系統中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)和(he)遷移轉化(hua)得到(dao)廣(guang)泛關注。目前，不(bu)同國家污(wu)水以(yi)(yi)及(ji)剩余(yu)活性(xing)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)均檢測到(dao)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)及(ji)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)。Li等對(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)國23個(ge)城(cheng)市(shi)45座污(wu)水處(chu)(chu)(chu)理廠中(zhong)(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)進(jin)行(xing)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)種(zhong)類(lei)(lei)及(ji)含量(liang)(liang)分(fen)析，研究表(biao)明我國污(wu)水廠污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)氟(fu)喹諾酮類(lei)(lei)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)最高,達8905μg/kg(干(gan)基(ji))，其(qi)次為大環(huan)內酯(zhi)類(lei)(lei)[85.1μg/kg(干(gan)基(ji))]以(yi)(yi)及(ji)磺胺類(lei)(lei)[22.7μg/kg(干(gan)基(ji))]。抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)在(zai)污(wu)水處(chu)(chu)(chu)理廠中(zhong)(zhong)(zhong)主要(yao)通(tong)過吸(xi)附和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)(shi)去除(chu)。其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)部分(fen)被(bei)吸(xi)附的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)可以(yi)(yi)通(tong)過生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)(shi)去除(chu)，而未被(bei)降解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)則富集在(zai)污(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)。

水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)技(ji)術通(tong)(tong)過(guo)(guo)使污(wu)(wu)泥(ni)(ni)絮(xu)(xu)體(ti)破解(jie)(jie)(jie)(jie)，促進污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溶(rong)出(chu)、水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)(jie)等(deng)(deng)一(yi)(yi)系(xi)列反應，加速(su)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)有(you)(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)(jie)和(he)(he)(he)礦化效(xiao)率，同時導致污(wu)(wu)泥(ni)(ni)對(dui)(dui)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)能發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化。其(qi)水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)溫(wen)度和(he)(he)(he)時間與抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)和(he)(he)(he)溶(rong)出(chu)效(xiao)果呈(cheng)現(xian)正相(xiang)(xiang)(xiang)關關系(xi)。相(xiang)(xiang)(xiang)同水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)條(tiao)件下，水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)可(ke)以快(kuai)速(su)有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)部分抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)，其(qi)中(zhong)(zhong)對(dui)(dui)四(si)環素(su)(su)(su)(su)類(lei)(lei)、大(da)環內(nei)(nei)酯類(lei)(lei)以及(ji)(ji)β-內(nei)(nei)酰胺類(lei)(lei)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除效(xiao)率達到(dao)57.9%~90.2%，而(er)對(dui)(dui)氟喹(kui)諾酮類(lei)(lei)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)率僅為(wei)(wei)(wei) 24.9%。水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)溫(wen)度與抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)效(xiao)果呈(cheng)現(xian)正相(xiang)(xiang)(xiang)關系(xi)。當水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)溫(wen)度條(tiao)件為(wei)(wei)(wei)160℃，30min時，水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)四(si)環素(su)(su)(su)(su)類(lei)(lei)、大(da)環內(nei)(nei)酯類(lei)(lei)以及(ji)(ji)林可(ke)酰胺類(lei)(lei)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)被完全去(qu)除。水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)屬于自由基反應過(guo)(guo)程，其(qi)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)產(chan)(chan)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構變(bian)化將會引起(qi)其(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態毒性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)。研(yan)究(jiu)表(biao)明，四(si)環素(su)(su)(su)(su)氧化降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)產(chan)(chan)物(wu)(wu)表(biao)現(xian)出(chu)更高(gao)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)毒性(xing)(xing)(xing)。但是目前研(yan)究(jiu)缺乏(fa)對(dui)(dui)水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)后不同抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)途徑及(ji)(ji)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)產(chan)(chan)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態毒性(xing)(xing)(xing)評價(jia)研(yan)究(jiu)。此外，水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)有(you)(you)效(xiao)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時，也會改(gai)變(bian)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)在(zai)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)液分布。Li等(deng)(deng)研(yan)究(jiu)發現(xian)水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(120℃)使污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)從固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉移(yi)到(dao)液相(xiang)(xiang)(xiang)，抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)[AZI、NOR、OFL、羅紅霉素(su)(su)(su)(su)(ROX)]的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)效(xiao)率達到(dao)23.70%~106.83%。同時，水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)溫(wen)度和(he)(he)(he)處(chu)理(li)(li)(li)時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提升有(you)(you)助于進一(yi)(yi)步提高(gao)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)效(xiao)率。水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)后，溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)(xing)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)含量增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因主(zhu)(zhu)要為(wei)(wei)(wei)：1) 水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)破壞了污(wu)(wu)泥(ni)(ni)絮(xu)(xu)體(ti)及(ji)(ji)細胞結(jie)構，使細胞內(nei)(nei)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)釋放(fang)出(chu)來；2) 由于抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)主(zhu)(zhu)要通(tong)(tong)過(guo)(guo)氫(qing)(qing)鍵和(he)(he)(he)疏水(shui)(shui)(shui)作用被污(wu)(wu)泥(ni)(ni)吸(xi)附，水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)通(tong)(tong)過(guo)(guo)改(gai)變(bian)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)有(you)(you)機質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間結(jie)構和(he)(he)(he)表(biao)面官能團種類(lei)(lei)影(ying)響其(qi)對(dui)(dui)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)能。然而(er)水(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)組分與抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)互作用(氫(qing)(qing)鍵和(he)(he)(he)疏水(shui)(shui)(shui)作用)，及(ji)(ji)其(qi)對(dui)(dui)抗(kang)(kang)(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)(su)(su)(su)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)(jie)和(he)(he)(he)遷移(yi)轉化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響機制(zhi)尚不明晰。

表2  水(shui)熱處理對(dui)污泥(ni)中(zhong)抗生素的去除

除抗生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)之外(wai)，由于水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)對(dui)(dui)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)細胞(bao)結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)破壞，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)抗生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)抗性基(ji)因(yin)(ARGs)的(de)(de)(de)(de)含(han)量和分(fen)布也會發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化。大量研究(jiu)(jiu)表明(ming)(ming)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)顯著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)了污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)ARGs的(de)(de)(de)(de)絕對(dui)(dui)含(han)量。當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為80%~200℃，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)ARGs的(de)(de)(de)(de)含(han)量降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)了2.3~7.4 logs 。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)對(dui)(dui)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)ARGs的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解影響(xiang)分(fen)為兩個(ge)階段：當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)低(di)(di)(di)于120℃時(shi)，胞(bao)外(wai)ARGs在總ARGs的(de)(de)(de)(de)占(zhan)比隨水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)而逐漸升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)；當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)超過(guo)120℃時(shi)，胞(bao)外(wai)ARGs的(de)(de)(de)(de)占(zhan)比隨著(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)而降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)。該結(jie)(jie)果(guo)表明(ming)(ming)，當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)較低(di)(di)(di)時(shi)(<120℃)， 污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)主要(yao)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溶胞(bao)過(guo)程(cheng)釋(shi)放(fang)胞(bao)內ARGs，而對(dui)(dui)ARGs的(de)(de)(de)(de)去(qu)除效果(guo)較差(cha)。當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)超過(guo)120℃時(shi)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)ARGs開始被降(jiang)(jiang)解。除ARGs外(wai)，Tong等(deng)研究(jiu)(jiu)發(fa)(fa)現(xian)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(165℃,30min)后污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)移動遺傳(chuan)原件(MGEs)的(de)(de)(de)(de)絕對(dui)(dui)含(han)量降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)3.55~4.71logs。此外(wai)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)對(dui)(dui)ARGs與(yu)MGEs的(de)(de)(de)(de)去(qu)除效率隨著(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)而逐漸升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)。然而，當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)產物(wu)進行(xing)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)消化時(shi)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)ARGs和MGEs絕對(dui)(dui)含(han)量出現(xian)反彈。Sun等(deng)發(fa)(fa)現(xian)，厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)消化過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落組成是造成ARGs反彈的(de)(de)(de)(de)主要(yao)驅動力，暗示(shi)著(zhu)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)消化過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)ARGs潛在宿主增(zeng)多，提高(gao)(gao)了ARGs的(de)(de)(de)(de)遺傳(chuan)風(feng)(feng)險。由此可(ke)見，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)雖然可(ke)以通過(guo)去(qu)除污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)ARGs與(yu)MGEs來降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)ARGs的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)播風(feng)(feng)險，但(dan)評價其傳(chuan)播風(feng)(feng)險時(shi)受環境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)里組成影響(xiang)較大。如(ru)何獲得(de)不同(tong)抗性基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)宿主信(xin)息，實現(xian)抗生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)素(su)耐藥菌的(de)(de)(de)(de)識別和分(fen)離成為降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)ARGs生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態風(feng)(feng)險的(de)(de)(de)(de)關鍵。

表(biao)3 水熱處理對(dui)污(wu)泥(ni)中抗生素抗性基(ji)因(ARGs)的(de)去除(chu)

三、水熱處理對污泥中微(wei)塑(su)料的降解(jie)

塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)作(zuo)為(wei)(wei)20世紀以來(lai)(lai)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)化(hua)工產品廣泛應用于人類生(sheng)產生(sheng)活中(zhong)(zhong)。微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)是(shi)指(zhi)直(zhi)徑小于5mm的(de)(de)(de)(de)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)顆粒。塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)廣泛應用導致微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)存(cun)在于環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)不同介質(zhi)(zhi)。微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)對人類健康及生(sheng)態安全造成的(de)(de)(de)(de)威脅主(zhu)要(yao)來(lai)(lai)自于兩個(ge)(ge)方(fang)面：1)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)容(rong)易(yi)在生(sheng)物(wu)體(ti)(ti)內(nei)富集并進入到食物(wu)鏈中(zhong)(zhong)，微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)降解過(guo)程釋放(fang)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)有毒物(wu)質(zhi)(zhi)會對生(sheng)物(wu)體(ti)(ti)內(nei)的(de)(de)(de)(de)器官造成毒害；2)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)作(zuo)為(wei)(wei)載體(ti)(ti)容(rong)易(yi)吸(xi)附有機污(wu)(wu)染物(wu)、重(zhong)金屬或病原微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)，增強(qiang)其生(sheng)態風(feng)險(xian)。污(wu)(wu)水作(zuo)為(wei)(wei)環境中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)來(lai)(lai)源，研究表明污(wu)(wu)水中(zhong)(zhong)90%以上的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)均(jun)可以通過(guo)一級處(chu)理和(he)(he)二級處(chu)理截留(liu)在污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)。我國污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)顆粒的(de)(de)(de)(de)含量范圍為(wei)(wei)1.5×103~2.4×104個(ge)(ge)/kg(干基)。目(mu)(mu)前，污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)常見的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)種類為(wei)(wei)聚(ju)(ju)丙烯(xi)(PP)、聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(PE)、聚(ju)(ju)對苯二甲酸(suan)乙(yi)二醇酯(PET)、聚(ju)(ju)氨酯(PU)、聚(ju)(ju)酰(xian)胺(PA)、聚(ju)(ju)苯乙(yi)烯(xi)(PS)、聚(ju)(ju)氯乙(yi)烯(xi)(PVC)、聚(ju)(ju)烯(xi)烴(PO)和(he)(he)聚(ju)(ju)偏二氟乙(yi)烯(xi)(PVDF)等。為(wei)(wei)了避(bi)免(mian)微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)在污(wu)(wu)泥土地利(li)用時產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)潛在生(sheng)態風(feng)險(xian)，強(qiang)化(hua)污(wu)(wu)泥處(chu)理處(chu)置(zhi)過(guo)程對微(wei)(wei)塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)降解成為(wei)(wei)目(mu)(mu)前的(de)(de)(de)(de)研究熱點(dian)之(zhi)一。

早期研究(jiu)表明，水(shui)(shui)(shui)熱(re)處理(li)(li)可以有(you)效(xiao)的(de)將廢舊(jiu)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)制品(pin)分解為(wei)(wei)單體(ti)，實(shi)現(xian)其循環利用。Goje等發(fa)(fa)現(xian)在水(shui)(shui)(shui)熱(re)溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)250℃的(de)條件下，91.38%的(de)PET分解成(cheng)對苯(ben)二(er)甲酸(suan)(suan)和乙二(er)醇(chun)單體(ti)。大量研究(jiu)表明，水(shui)(shui)(shui)熱(re)處理(li)(li)對污泥(ni)(ni)中(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)表現(xian)出較好的(de)去除效(xiao)率。同(tong)時，水(shui)(shui)(shui)熱(re)處理(li)(li)后污泥(ni)(ni)中(zhong)小(xiao)顆(ke)粒(li)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(<500μm)的(de)相對含量增加。結(jie)果(guo)表明，水(shui)(shui)(shui)熱(re)處理(li)(li)使(shi)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)顆(ke)粒(li)發(fa)(fa)生裂(lie)解。隨著水(shui)(shui)(shui)熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)升高(gao)，污泥(ni)(ni)中(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)降(jiang)解老化(hua)效(xiao)率逐漸增加 (表4)。由(you)于不同(tong)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)化(hua)學成(cheng)分不同(tong)，污泥(ni)(ni)中(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)水(shui)(shui)(shui)熱(re)降(jiang)解效(xiao)率排序為(wei)(wei)PS、PU、PVDF > PO、PA > PET、PE。當水(shui)(shui)(shui)熱(re)溫(wen)度(du)(du)升高(gao)至220℃時,殘(can)留在污泥(ni)(ni)中(zhong)的(de)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)主要為(wei)(wei)PET和PE。當水(shui)(shui)(shui)熱(re)溫(wen)度(du)(du)較低時，污泥(ni)(ni)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)助劑(主要為(wei)(wei)對苯(ben)二(er)甲酸(suan)(suan)、鄰苯(ben)二(er)甲酸(suan)(suan)、苯(ben)甲酸(suan)(suan)、雙酚A等.)首先發(fa)(fa)生的(de)浸出過(guo)程，使(shi)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)顆(ke)粒(li)被裂(lie)解。隨著水(shui)(shui)(shui)熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)升高(gao)，微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)開始發(fa)(fa)生解聚(ju)反應，通(tong)過(guo)自(zi)由(you)基(ji)鏈式反應使(shi)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)分子(zi)鏈裂(lie)解，發(fa)(fa)生羥(qian)基(ji)化(hua)或羰基(ji)化(hua)等反應產生羧酸(suan)(suan)鹽、酸(suan)(suan)或醛、酮類(lei)產物。此外(wai)，Li等研究(jiu)污泥(ni)(ni)中(zhong)有(you)機(ji)與無(wu)機(ji)組分對微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)降(jiang)解的(de)影響，發(fa)(fa)現(xian)污泥(ni)(ni)中(zhong)蛋白質(zhi)、多糖等有(you)機(ji)物顯著促進(jin)了微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)水(shui)(shui)(shui)熱(re)過(guo)程中(zhong)的(de)降(jiang)解。但目(mu)前污泥(ni)(ni)有(you)機(ji)物促進(jin)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)水(shui)(shui)(shui)熱(re)過(guo)程中(zhong)降(jiang)解老化(hua)的(de)機(ji)制尚不明晰，識別促進(jin)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)水(shui)(shui)(shui)熱(re)降(jiang)解的(de)關鍵有(you)機(ji)結(jie)構仍(reng)有(you)待進(jin)一步(bu)研究(jiu)。

水(shui)(shui)熱技術(shu)實現(xian)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)微(wei)塑料降(jiang)解的(de)(de)(de)(de)同時(shi)也(ye)會(hui)改變污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)中微(wei)塑料的(de)(de)(de)(de)物(wu)化特(te)征(表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)結(jie)構、比(bi)(bi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)、粒徑分布(bu)(bu))和表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)官能團(tuan)分布(bu)(bu)特(te)征。例如，Yu等(deng)研究(jiu)發現(xian)水(shui)(shui)熱處(chu)理后(hou)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)中聚乳酸微(wei)塑料表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)變得更加(jia)粗糙，同時(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)含氧(yang)官能團(tuan)含量增加(jia)；Jiang等(deng)也(ye)發現(xian)水(shui)(shui)熱處(chu)理后(hou)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)中微(wei)塑料的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)和羰基含量增加(jia)。水(shui)(shui)熱處(chu)理對(dui)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)中微(wei)塑料比(bi)(bi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)與含氧(yang)官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)導(dao)致其對(dui)重金屬的(de)(de)(de)(de)吸附能力增加(jia)，而(er)對(dui)非極性污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)吸附性能降(jiang)低(di)。除此(ci)之外，研究(jiu)表(biao)(biao)(biao)明含PE和PVC微(wei)塑料污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)水(shui)(shui)熱過(guo)(guo)(guo)程(cheng)分解產(chan)(chan)生(sheng)鄰(lin)苯二甲酸二丁酯、鄰(lin)苯二甲酸二甲酯和雙酚(fen)A等(deng)毒性產(chan)(chan)物(wu)，可以通過(guo)(guo)(guo)抑制(zhi)厭氧(yang)消化過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中微(wei)生(sheng)物(wu)活(huo)性降(jiang)低(di)甲烷產(chan)(chan)量。因(yin)此(ci)，水(shui)(shui)熱處(chu)理雖然可以實現(xian)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)種微(wei)塑料的(de)(de)(de)(de)老(lao)化和降(jiang)解，但該過(guo)(guo)(guo)程(cheng)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)中間/最終產(chan)(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)態風險提高。

表4  水(shui)熱處理對污(wu)泥中微塑料的降解與(yu)去除

四(si)、水熱處理(li)對污泥中持久(jiu)性有機(ji)污染物的影響

持(chi)久(jiu)性(xing)有(you)機污(wu)染物(wu)(wu)(POPs)由于具有(you)環(huan)境持(chi)久(jiu)性(xing)、生(sheng)物(wu)(wu)累積(ji)性(xing)、高毒性(xing)等特點(dian)成為全(quan)球性(xing)的(de)(de)(de)環(huan)境問題(ti)。目前，污(wu)泥中已經檢測出的(de)(de)(de)POPs有(you)上百種(zhong)，包含藥品、個人護理產品、殺蟲劑、表面活(huo)性(xing)劑、阻(zu)燃(ran)劑以及(ji)助塑劑等及(ji)其代謝(xie)產物(wu)(wu)。我國城市污(wu)泥中含量較(jiao)高的(de)(de)(de)POPs包括多(duo)環(huan)芳(fang)烴(8.54~55.807 mg/kg)、多(duo)氯(lv)聯苯(ben)(1.28~28.37 mg/kg)、多(duo)氟烷烴(0.06~3.37 mg/kg)等。本節總結了水熱處理對污(wu)泥中多(duo)環(huan)芳(fang)烴(PAHs)、多(duo)氯(lv)聯苯(ben)(PCBs)、多(duo)氟烷烴(PFAS)遷移轉化的(de)(de)(de)影響(xiang)。

PAHs主(zhu)要(yao)(yao)由化(hua)石燃料或生(sheng)物(wu)質的(de)(de)(de)(de)不完(wan)全燃燒或其他熱(re)(re)(re)(re)(re)化(hua)學(xue)過程(cheng)(cheng)(cheng)產(chan)生(sheng)。研究表(biao)明(ming)(ming)，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術(shu)對(dui)(dui)(dui)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)降解(jie)效(xiao)果與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)在一定范(fan)圍(wei)內呈現正相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)關(guan)(guan)系。水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)(dui)(dui)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)遷移(yi)轉化(hua)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響分(fen)為(wei)(wei)(wei)兩(liang)個階(jie)段(duan)：1)當水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)< 220℃時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)炭與(yu)液相(xiang)(xiang)產(chan)物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)PAHs隨(sui)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升高(gao)(gao)(gao)而逐漸減低(di)，PAHs的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)量和生(sheng)態毒性也隨(sui)著(zhu)(zhu)降低(di)。該階(jie)段(duan)條(tiao)件(jian)下，污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)PAHs以水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)反(fan)應(ying)和礦(kuang)化(hua)反(fan)應(ying)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)，芳(fang)環(huan)結構(gou)被破壞轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)脂(zhi)(zhi)肪族(zu)物(wu)質或進一步礦(kuang)化(hua)為(wei)(wei)(wei)CO2；2)當水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)持續升高(gao)(gao)(gao)至亞臨界或超(chao)臨界條(tiao)件(jian)(T>300℃)時(shi)，污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)含量隨(sui)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升高(gao)(gao)(gao)而逐漸升高(gao)(gao)(gao)。當水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)達到400℃時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)炭中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)達到最高(gao)(gao)(gao)，為(wei)(wei)(wei)12.1mg/kg。與(yu)此(ci)同時(shi)，該階(jie)段(duan)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)炭中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)量和生(sheng)態毒性也顯(xian)著(zhu)(zhu)提高(gao)(gao)(gao)。隨(sui)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升高(gao)(gao)(gao)，污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)脂(zhi)(zhi)肪族(zu)物(wu)質發生(sheng)明(ming)(ming)顯(xian)縮聚反(fan)應(ying)，并占據主(zhu)導(dao)地(di)位(wei)，導(dao)致污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs含量以及分(fen)子(zi)量顯(xian)著(zhu)(zhu)提高(gao)(gao)(gao)。因(yin)此(ci)，如何促(cu)進PAHs的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)，抑制(zhi)(zhi)亞臨界條(tiao)件(jian)下PAHs的(de)(de)(de)(de)合(he)成成為(wei)(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術(shu)實(shi)現污泥(ni)(ni)(ni)(ni)無(wu)害化(hua)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)技(ji)術(shu)問題。Wang等通(tong)過向反(fan)應(ying)體(ti)系中(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)Ni和H2O2，利用(yong)其催(cui)化(hua)氧(yang)化(hua)特性促(cu)進反(fan)應(ying)體(ti)系中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)氧(yang)化(hua)過程(cheng)(cheng)(cheng)，提高(gao)(gao)(gao)PAHs的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)效(xiao)率，同時(shi)有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)(zhi)縮聚等反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)。Liu等添(tian)加(jia)CaO(3%~9%)通(tong)過抑制(zhi)(zhi)水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(200℃，10h)的(de)(de)(de)(de)自由基反(fan)應(ying)降低(di)PAHs的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)(5.6%~16%)。因(yin)此(ci)，不同水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)和添(tian)加(jia)劑對(dui)(dui)(dui)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)和合(he)成影(ying)響較大(da)。然而，目前(qian)對(dui)(dui)(dui)不同水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)條(tiao)件(jian)處理后水(shui)(shui)(shui)(shui)熱(re)(re)(re)(re)(re)炭中(zhong)(zhong)(zhong)PAHs的(de)(de)(de)(de)浸出風險(xian)尚不明(ming)(ming)晰，需要(yao)(yao)進一步探究。

除(chu)(chu)PAHs外(wai)，污泥(ni)中(zhong)(zhong)其他新(xin)型POPs(PCBs、PFAS)近年來也得到(dao)廣泛關注(zhu)。Brookman等研(yan)究(jiu)發現(xian)當水(shui)(shui)熱(re)溫度達(da)到(dao)240℃時，水(shui)(shui)熱(re)碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)多氯二苯并對(dui)(dui)二噁(wu)英/呋喃(PCDDs/Fs)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)顯(xian)著降(jiang)低90.3%和(he)89.1%，而PCBs的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)無顯(xian)著變化(hua)(hua)。對(dui)(dui)于污染物毒(du)性(xing)當量(liang)(liang)（TEQ）的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，研(yan)究(jiu)發現(xian)水(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)后水(shui)(shui)熱(re)碳(tan)(tan)中(zhong)(zhong)PCBs與PCDDs/Fs的(de)(de)(de)(de)(de)TEQ增加了9倍。結果表(biao)明，水(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)雖(sui)然降(jiang)低了污泥(ni)中(zhong)(zhong)PCDDs/Fs的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)，但具有高毒(du)性(xing)當量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解產物的(de)(de)(de)(de)(de)生成增加了水(shui)(shui)熱(re)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)生態風險。Zhang等研(yan)究(jiu)發現(xian)經過水(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)后(300 ℃，2 h)，污泥(ni)中(zhong)(zhong)超(chao)過96%的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)(quan)氟(fu)(fu)辛酸(suan)(PFOA)被降(jiang)解，而全(quan)(quan)(quan)氟(fu)(fu)丁(ding)烷磺酸(suan)(PFBS)、全(quan)(quan)(quan)氟(fu)(fu)辛烷磺酸(suan)(PFOS)、全(quan)(quan)(quan)氟(fu)(fu)己(ji)酸(suan)(PFHxA)和(he)全(quan)(quan)(quan)氟(fu)(fu)庚酸(suan)(PFHpA)等降(jiang)解產物的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)增加。由(you)以上歸納可知，盡管水(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)可以去(qu)除(chu)(chu)污泥(ni)中(zhong)(zhong)大量(liang)(liang)POPs，但依然有相當數量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)POPs及高毒(du)性(xing)降(jiang)解產物存在于水(shui)(shui)熱(re)產物中(zhong)(zhong)。因(yin)此，尋(xun)找適宜的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)材料以強化(hua)(hua)水(shui)(shui)熱(re)處(chu)理(li)對(dui)(dui)POPs的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)效率和(he)礦化(hua)(hua)程度需要進一步的(de)(de)(de)(de)(de)探(tan)究(jiu)。

五(wu)、水熱處理對(dui)污泥中病毒及其他致病菌的(de)影響

據報道(dao)未(wei)經(jing)過(guo)(guo)(guo)處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)城市污(wu)(wu)水(shui)中含(han)有大量病(bing)(bing)(bing)(bing)原(yuan)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)、細(xi)菌、寄(ji)生(sheng)(sheng)(sheng)蟲等)，其(qi)中病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)數量達(da)到7×103~105 PFU/mL。污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中含(han)有豐(feng)富的(de)(de)(de)(de)有機物，對污(wu)(wu)水(shui)中病(bing)(bing)(bing)(bing)原(yuan)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物表(biao)現出較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附作用。研(yan)究表(biao)明，城市污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中含(han)有100多種人(ren)體排(pai)泄(xie)的(de)(de)(de)(de)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)，主要(yao)包(bao)含(han)腸道(dao)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(1.06×104~1.37×105GC/L)、腺病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(1.3×102~8.0×105 GC/L)、輪狀病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(8×103~8.0×105 GC/L)、甲型肝炎(yan)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(1.8×104~1.9×105 GC/L)、皰(pao)疹病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)、乳頭瘤病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)、博卡病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)以及(ji)冠狀病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)等。與細(xi)菌相(xiang)比，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)對消毒(du)(du)劑具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)抗性，在環境(jing)中的(de)(de)(de)(de)存(cun)活(huo)(huo)時間較(jiao)長(chang)。因此，病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)通(tong)過(guo)(guo)(guo)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)進(jin)行在環境(jing)介質中傳播和(he)遷移(yi)的(de)(de)(de)(de)風險加高(gao)。熱處理(li)(li)法(fa)作為實(shi)現污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)滅活(huo)(huo)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)方法(fa)，該方法(fa)通(tong)過(guo)(guo)(guo)破壞病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)蛋白質外殼實(shi)現病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)滅活(huo)(huo)。Croci等發(fa)現貽貝在100 ℃浸泡2min可以完(wan)(wan)全滅活(huo)(huo)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)甲型肝炎(yan)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)。Chin等發(fa)現隨著處理(li)(li)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)升高(gao)，病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)的(de)(de)(de)(de)存(cun)活(huo)(huo)率逐漸減低。當(dang)處理(li)(li)溫(wen)度超過(guo)(guo)(guo)65℃，暴露時間超過(guo)(guo)(guo)3min會使SARS-CoV-2完(wan)(wan)全滅活(huo)(huo)。因此，鑒(jian)于上述分析，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)水(shui)熱過(guo)(guo)(guo)程采用的(de)(de)(de)(de)處理(li)(li)溫(wen)度和(he)處理(li)(li)時間足以實(shi)現污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中病(bing)(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)及(ji)其(qi)他病(bing)(bing)(bing)(bing)原(yuan)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)(de)完(wan)(wan)全滅活(huo)(huo)，實(shi)現污(wu)(wu)泥(ni)(ni)衛生(sheng)(sheng)(sheng)化處置。

六、結論與展望(wang)

1. 結論

1) 水熱(re)處(chu)(chu)理后，污(wu)泥(ni)液相(xiang)和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)油(you)中(zhong)(zhong)重金(jin)屬含量增加，并隨著水熱(re)溫度的升高(gao)(gao)而逐漸升高(gao)(gao)。然而，污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)大部分(fen)重金(jin)屬依然富集在固相(xiang)產(chan)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)，其化(hua)(hua)學(xue)形(xing)態(tai)從生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)可利用態(tai)向(xiang)潛在生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)利用態(tai)和(he)穩(wen)定態(tai)轉(zhuan)化(hua)(hua)，重金(jin)屬穩(wen)定性(xing)顯(xian)著提高(gao)(gao)。此(ci)外，堿性(xing)條(tiao)件或與(yu)木質纖維素類生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)質協(xie)同處(chu)(chu)理可以進一步固定污(wu)泥(ni)中(zhong)(zhong)的重金(jin)屬。

2) 水熱處理對污(wu)(wu)泥中(zhong)有毒有害物質(zhi)，包括：抗生素(su)及抗性(xing)(xing)基因、微塑(su)料、POPs、病原物微生物的(de)去除效果較(jiao)好(hao)，其降解效率(PAHs除外)隨著水熱溫度的(de)升高而逐漸升高。此外，水熱處理通過改(gai)變污(wu)(wu)泥中(zhong)有機質(zhi)賦存形(xing)態降低其對抗生素(su)等污(wu)(wu)染物的(de)吸附性(xing)(xing)能(neng)，使污(wu)(wu)染物向液相產物中(zhong)遷移。

3) 當(dang)水(shui)熱(re)條(tiao)(tiao)件處于亞臨(lin)界或超臨(lin)界條(tiao)(tiao)件(T>300℃)時，污泥中(zhong)PAHs的含量，分(fen)子量及生物毒(du)性顯著提升。此外，水(shui)熱(re)處理后(hou)，部分(fen)POPs (PCDDs/Fs和PCBs)與微塑(su)料(liao)(PE和PVC)水(shui)熱(re)降解產物生物毒(du)性提高。

2. 展望

目前看來(lai)，雖然水熱處理(li)(li)對(dui)實現污泥(ni)無(wu)害化處理(li)(li)的研究(jiu)大多停留在對(dui)污泥(ni)中有(you)毒有(you)害污染物(wu)含量變化影響階段；鮮有(you)研究(jiu)深入(ru)分析(xi)水熱處理(li)(li)對(dui)有(you)毒有(you)害污染物(wu)降(jiang)解(jie)轉化機制以(yi)及評(ping)估降(jiang)解(jie)產物(wu)在末端土地利用時的生(sheng)態風險等。針(zhen)對(dui)這(zhe)些(xie)研究(jiu)空白，未(wei)來(lai)的研究(jiu)可以(yi)從以(yi)下幾個(ge)方面進行(xing)探(tan)索。

1) 深入(ru)(ru)探究(jiu)水(shui)熱處理對污(wu)泥中(zhong)(zhong)有毒(du)有害(hai)污(wu)染(ran)物的(de)遷(qian)移(yi)(yi)、轉化機制(zhi)，并評估降(jiang)解產(chan)物的(de)生(sheng)態(tai)風險。當前研究(jiu)主要探究(jiu)單一水(shui)熱條件對污(wu)泥中(zhong)(zhong)有害(hai)污(wu)染(ran)物的(de)去(qu)除效果，但忽視(shi)污(wu)染(ran)物降(jiang)解產(chan)物的(de)生(sheng)態(tai)風險，以及污(wu)泥中(zhong)(zhong)有機/無機物對有害(hai)污(wu)染(ran)物遷(qian)移(yi)(yi)轉化的(de)影響。因此未來的(de)研究(jiu)中(zhong)(zhong)應深入(ru)(ru)識別不同水(shui)熱階段污(wu)泥中(zhong)(zhong)有機/無機物賦存形(xing)態(tai)對有毒(du)有害(hai)污(wu)染(ran)物遷(qian)移(yi)(yi)轉化的(de)干擾機制(zhi)。同時(shi)通過(guo)(guo)液相-質譜(pu)(LC-MS)聯用(yong)技術對污(wu)染(ran)物水(shui)熱降(jiang)解產(chan)物進(jin)(jin)行(xing)識別，使用(yong)毒(du)性評估軟件工具(T.E.S.T)通過(guo)(guo)量(liang)化結構-活性關系(xi)方(fang)法（QSARs）對降(jiang)解產(chan)物的(de)生(sheng)態(tai)毒(du)性進(jin)(jin)行(xing)評估，為后(hou)續強化水(shui)熱技術實現(xian)污(wu)泥減害(hai)化提(ti)供理論基(ji)礎。

2) 當前研(yan)究(jiu)表明水(shui)熱處理對部分污染物(例(li)如，氟喹諾酮類抗生(sheng)素和PCBs等)的(de)去(qu)除(chu)效果和礦化(hua)程度較差。未來的(de)研(yan)究(jiu)應基于水(shui)熱過(guo)程中活性物質產生(sheng)機制，開發復合催化(hua)材料強化(hua)水(shui)熱過(guo)程中有毒有害污染物的(de)去(qu)除(chu)效果。

聲明：本(ben)文(wen)轉自(zi)環境工程(cheng)，本(ben)文(wen)版權(quan)(quan)歸(gui)原作(zuo)者所有，不代(dai)表(biao)本(ben)網站觀點，僅供(gong)學習交(jiao)流之用，不做商業用途。如(ru)文(wen)中(zhong)的(de)內容、圖片(pian)、音頻(pin)、視頻(pin)等存在(zai)(zai)第三方(fang)的(de)在(zai)(zai)先知識(shi)產權(quan)(quan)，請及時(shi)聯系(xi)我們刪(shan)除。