微塑料对浸没式纳滤在高级饮用水处理中的影响

为何水中的微小塑料与您息息相关

肉眼看不见的污染物正越来越多地进入我们的饮用水。其中包括微塑料——比一粒胡椒还小的碎片——它们可能携带其他污染物并带来健康风险。与此同时，供水单位正在采用新的过滤技术以提供更清洁的自来水。本研究考察了一种先进过滤器——浸没式纳滤膜——在真实水库水中同时处理天然有机物和外加微塑料时的表现，以及这对饮用水安全与水质意味着什么。

深入了解一种新型过滤器

传统的饮用水处理——混凝、沉降、沙滤和加氯——在许多情况下能发挥良好作用，但常常会残留一些天然有机物。氯与这些残留化合物反应时，可能产生三卤甲烷等不良副产物，后者与健康问题有关。纳滤是一种以压力驱动、孔隙极细的膜过程，被作为附加或替代技术来研究，因为它能去除更多的有机物。本研究中，工程师在泰国一所大学的水库水中直接浸没并测试了一种商用品种的纳滤膜（称为 NF270），评估其去除溶解性有机物的能力以及在存在微塑料时性能如何变化。

模拟现实世界的微塑料污染

为模拟受污染的地表水，研究团队向水库水中添加了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）颗粒——类似于常见塑料瓶产生的颗粒——在四个过滤周期中逐步提高浓度：无、低、中和极高微塑料浓度。每个周期运行四天。浸没式膜在相对低压下运行，研究者测量了透水速率、溶解性有机碳和吸光有机化合物的去除率以及盐与溶解固体的过滤情况。他们还用电子显微镜观察膜表面，查看微塑料与有机物随时间如何沉积。

膜表面发生了什么

尽管微塑料负荷增加，膜的出水流量相对稳定，通量和压差仅发生微小变化。这表明在所测试的条件下，微塑料并未迅速堵塞系统。相反，它们与天然有机物、沉积物、细菌和藻类一起在膜表面形成了松散的“馅饼层”（cake layer）。该层像一个额外的预过滤层，截留了较大的多糖样物质和大部分微塑料。然而，这种堆积改变了更小、更易移动的有机分子在膜表面附近的行为：它们在膜表面处的浓度增加，从而使其中一部分更容易通过孔隙滑过。

出水更清洁，但化学风险在变化

总体而言，浸没式纳滤对溶解性有机物的去除非常有效，在所有测试条件下可将紫外吸收性化合物去除约90–98%，溶解性有机碳约减少87%。盐类和总溶解固体也约减少一半，使处理后水符合世界卫生组织的指南。然而，随着微塑料水平上升，某些有机组分的去除率略有下降，处理后水中剩余的有机物混合物变得对氯更“活泼”。当研究者模拟消毒过程时，每单位残余有机碳形成三卤甲烷的潜力在过滤后实际上增加了，尤其是在存在微塑料时，尽管有机物的总量明显更低。

这对未来饮用水系统意味着什么

对非专业读者而言，核心信息既令人放心又需谨慎解读：这种浸没式纳滤在去除水库水中大部分天然有机物、盐类和微塑料方面表现可靠，即使在高浓度微塑料污染下也不会出现严重堵塞。与此同时，少量通过的有机分子仍可能与氯反应生成消毒副产物，微塑料通过改变到达膜表面和渗透液中物质的组成，可能会稍微加剧这种倾向。研究表明，将纳滤与谨慎的加氯控制相结合——以及从长远看改进膜清洗——可以在微塑料污染可能持续上升的世界中，为保障饮用水提供一种强有力的途径。

引用: Kaewjan, T., Sittisom, P., Fujioka, T. et al. Effects of microplastic on submerged nanofiltration for advanced drinking water treatment. Sci Rep 16, 5198 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35398-5

关键词: 微塑料, 饮用水处理, 纳滤, 膜污染, 消毒副产物