水中有什么：欧亚11国自来水的新型污染物调查
现在人们对生活质量要求越来越高，不少人会为自己的家庭购置家用净水机，甚至还有人只喝瓶装水，但我们在几年前的推送就提到过，有一个多国研究结果显示，包括法国依云 、意大利圣培露和中国的哇哈哈等世界多个顶级瓶装水品牌的塑料检出率达93%。当时这一结果引起了中外媒体的关注，瓶装水都并非我们想象的那样纯净，那么水龙头出来的水中，会含有什么物质呢？
这个问题一直是学界关注的焦点，在2021年4月的IWA期刊《Water Research》上，就有一篇关于这方面的最新研究报告。来自10国的联合科研团队（包括来自中国同济大学研究团队），对欧洲和亚洲的饮用水的新兴污染物进行了检测。
研究对象
新兴关注的污染物(contaminants of emerging concern)英文简称CECs，是近年来水处理行业关注的话题。所谓的新兴关注，是指它们还不属于自来水公司常规检测或受法规标准监管。它们由天然和合成化学物质及其转化产物组成，存在于世界各地的水体中，包括地下水、地表水、市政污水、饮用水和食物中。在这次研究里，研究团队对来自欧洲和亚洲的13座饮用水处理厂进行采样分析，样品包括了原水和净化后出水。他们分析了水中177种CECs，包括了药物、农药、全氟和多氟烷烃化合物（PFAs）等。
图：CECs的来源非常丰富
这13座自来水厂分布在8个欧洲国家和3个亚洲国家。这次考察水厂的原水均为地表水，原因是此前有相关研究显示，与地下水相比，地表水受CECs的影响更大。
13座水厂的处理方法有所差别，其中有1座使用了超滤和反渗透，有11座运用了GAC活性炭过滤，有8座运用了高级氧化(臭氧)。
他们统一用1L的聚丙烯瓶收集样品，进水和出水均采三个平行样，也就是说每个厂总共有6个样品瓶。样品通过冷链快递送到位于瑞典Uppsala的瑞典农业科学大学的实验室，在4℃下储存，等待提取分析。样品预处理采用美国Horizon Technology的全自动固相萃取设备SPE-DEX，然后用Waters公司的超高效液相色谱-飞行时间质谱联用(UPLC QTOF)技术进行液质分析鉴定水中物质。
图：SPE萃取分析的流程图 | 图源：Troger 论文
分析结果
他们根据此前的饮用水监测结果选择了177种CECs作为这次研究的考察化合物。结果显示，此次分析中的进水原水中测出了其中的115种物质(至少有一个样品中测出)，净化后的出水中仍检出58种化合物。13座污水厂的平均检测数为44种化合物。他们将这些测出的CECs分成五大类，分别是农药、药品、PFAs、三氯蔗糖(sucralose)以及其他类，其浓度和地区分布如下图所示:
图：饮用水厂进水的CECs的浓度分布和主成分分析结果
图：饮用水厂净化出水的CECs的浓度分布和主成分分析结果
研究团队强调，这些结果不能代表各国的普遍情况，但就整体而言，我们看出进水CECs的浓度差异很大，范围在15-7995 ng/L之间。好消息是，经过净化处理后，出水CECs的浓度差异缩小到35 - 919 ng/L之间。
这13个水厂的平均去除效率为65±28%。与之相对应的是，去除率最高的水厂(89%，西班牙)的进水CECs浓度也是最高的，而平均去除效率最低(2.3%，德国)的水厂的进水CECs浓度也是最低的(进水只检出6种物质)。
图：13座水厂的平均去除率
微污染物的去除效果
在五类CECs中，PFAs的平均去除率是最低的，只有18±18%。即使是在使用了反渗透的西班牙水厂中，去除率也只有37%。结果显示与作者们的想法一致，PFAs是饮用水厂的棘手问题。当然读者们也不必过于担忧，因为出水中PFAs的总浓度在0.8-27ng/L的水平。药物的平均去除率则比较理想，高达83±26%。
农药是另一个值得关注的CECs，因为它会对人类健康产生不利影响。这次分析中，所有水厂的总农药含量都在瑞典饮用水规定的500 ng/L 指导值范围内，只有一个水厂（越南）的单个农药的浓度超过限量 (100 ng/L) 的三倍。
基于这次分析结果，研究团队表示，尽管需要更多的测试来证实他们的发现，但至少已经显示出目标分析物的可行性，也就是说饮用水厂可以选出一定数量的目标 CECs作为评估饮用水处理过程中所有 CECs 的整体去除效率的指标，以及用这些指标作为饮用水对人体健康的潜在暴露风险评估的依据。
小结
这次多国的分析测试已经清楚表明，现在的饮用水厂无法100%去除CECs物质（包括已知的和未知的），这也是全球各地水厂都面临的事实。反过来，这也凸显了良好分析方法的重要性——饮用水处理厂有必要建立完整的检测工作流程来识别水厂中CECs的浓度。
由于篇幅有限，本文只对这份报告进行摘要概述。对于这次分析检出的具体CECs名录，无法一一详述，感兴趣的读者可以通过以下链接下载原文进行了解：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117099
参考资料
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519302371
https://enveurope.springeropen.com/articles/10.1186/s12302-020-00425-3
https://pub.epsilon.slu.se/19766/1/troger_r_201223.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=I75qa0kTeY4
https://hub.jhu.edu/2021/08/31/prasse-ferraro-safe-drinking-water/?utm_source=agorapulse&utm_medium=twitter&utm_campaign=HopkinsEngineer
https://www.youtube.com/watch?v=oRo--35oDxM
https://www.youtube.com/watch?v=LYQLcTmJUNE
https://www.ewg.org/tapwater/
https://case.ntu.edu.tw/CASTUDIO/Files/speech/Ref/CS0100S1G01_11.ppt
https://sfpuc.org/zh-TW/accounts-services/water-quality/understanding-your-tap-water
https://www.interchim.fr/cat/InterchimSPE-DEX4790.pdf
