PPCPs：污泥难入地 只怪人们爱美丽？
慧聪水工业网长期以来，德国关于市政污泥农用的争论从未停止过，以前反对农用的原因是重金属超标，而近年来矛头直指有机污染物质，其中主要即指药物和化妆品物质（PPCPs）。
1.PPCPs：延年益寿+永驻青春的必需品
PPCPs（pharmaceuticalsandpersonalcareproducts）是药物和个人护理品的英文缩写，其种类繁多，其中药物包括抗生素类、血压、血脂和血糖调节剂类、避孕药、抗抑郁类、抗癫痫类、抗癌药、兴奋剂和造影剂等，个人护理品类有防晒霜、防腐剂、塑化剂、麝香类物质、合成面膜等。
一方面，PPCP在维持人体卫生健康和美丽、保证禽畜健康、促进生长等方面提供了必要的帮助，但另一方面，PPCP里面的部分化学物质也对环境产生了不利影响，例如口红和染发剂中的苯胺，保湿霜里面的BHA和BHT等，指甲油里面的DBP，洗手液里的三氯生，防晒剂里的二苯酮-3等，这也是为啥垃圾分类中过期的化妆品多为有害垃圾。
随着环境痕量物质分析检测技术的提高（PPCPs浓度低且种类多，结构复杂差异大，检测分析难度大）和人们环境意识的增强，PPCPs作为一种新型的痕量污染物引起了广泛关注。
多个国家的调查显示，污水处理厂和自然水体中均检测出PPCPs，浓度范围受不同国家的生活、用药习惯、化合物自身性质、环境温度、降雨、光照和污水处理工艺等的影响。
由于我国抗生素滥用严重（我国每年人均消费抗生素约138g，是美国的10倍多；我国抗生素院内使用率超70%，而世卫组织推荐仅为30%）。此外我国动物饲养中也存在抗生素滥用现象。这导致我国与西方国家相比，抗生素类药物污染更加严重，而其他PPCPs则相差不大。
2.PPCPs轨迹：像金针菇一样，直进直出
人类使用护理品的洗漱和沐浴污水、尿液及粪便（药物未完全吸收）、医院及制药等工业废水、养殖业等农业废水排放最终均通过市政管网进入到了市政污水处理厂。
然而，由于PPCPs大部分为人工化学合成物质，其化学结构稳定、难以生物降解，所以，进入污水处理厂的PPCPs除少量通过逸散、光降解等方式释放大气外，大部分PPCPs要么随出水直接进入环境，要么被吸附于活性污泥表面。
除非污水厂上马高级氧化或膜处理等深度处理手段，否则，PPCPs就像金针菇一样，怎么进，怎么出，seeutomorrow。
活性污泥在这个过程中，除了少量的降解，更多的像是起到了一个PPCPs在尾水（即达标排出水，也叫再生水）和剩余污泥中的分配作用。郝晓地等研究结果显示，活性污泥的吸附去除率约为20%-30%，也就是说，PPCPs进入污水处理厂后，大约70%又随着尾水外排，进入到了自然界，25%留在了污泥中。事实上，目前不同国家的研究均发现，污水厂排放口下游的绝大部分PPCPs浓度比河流的背景值有大幅度的升高，即与污水厂尾水的排放直接相关。
考虑到PPCPs是在浓度太低，在尾水中PPCPs为ng/L~ug/L级别，污泥中为ug/kg-mg/kg级别，要是就这样回到自然界，考虑大自然的稀释、降解等影响，PPCPs短期内不会直接影响到人类生存本身，因而也掀不起太大的波澜。
3.因为回用，掀起波澜，风险未定，迷雾重重
但是，近些年受制于水资源短缺及土壤质量下降等因素而采取的尾水灌溉、污泥堆肥后进入农田则为PPCPs直接进入食物链提供了直接通道。
3.1.尾水灌溉：以色列超过淡水灌溉，加拿大太阳鱼寿命减短
尾水方面，以将滴管技术发扬到极致的以色列为代表，近年一直大力发展尾水回灌农田。从2012年起，以色列中水回用灌溉即开始超过原生淡水灌溉。
一旦尾水中的PPCPs进入农田，就会经过吸附/解吸，迁移，降解/变形，吸收等阶段进入植物，最终通过食物链在人体内累积，农作物的吸收及累积可能使人类暴露在PPCPs的危害中。事实上，自2009年以来，开始有越来越多的研究记录了植物吸收PPCPs案例报道。
2017年权威期刊EST更是发布一篇研究：安大略湖附近一座现代污水处理厂下游池塘的小太阳鱼为了对抗该厂净水中残留PPCPs的影响（尽管浓度很小，但种类多，共发现16种PPCP），氧气消耗量显著增加，为此它们身体需作出相应调整，例如长出更大的鳃等，以支持更快的新陈代谢，当然代价是寿命缩短，从而直观显示了PPCPs的累积效果。
3.2.污泥农用：Biosolid的美好设想，PPCPs的影响较小？
污泥方面，由于污泥中有机质含量高，可改善土壤肥力及孔隙结构，同时实现有机质的自然循环，因此污泥农田回用一直是一个很美好的想法。人们为此特意提出了生物固体（Biosolid）这个概念，用来表示经过稳定化之后的市政污泥，以彰显其巨大的利用价值，从而将一般污泥从概念上进行区分。
尽管大多数PPCPs在剩余污泥中的吸附率虽然不高，但长期绝对转移量不可小觑。一旦用于农田，污泥中所含PPCPs即会释放到土壤环境之中，从而慢慢进入食物链。
但值得一提的是，根据Ben等针对CBZ（PPCPs的一种）在生菜中的研究，相比尾水灌溉而言（溶解相+连续灌溉模式），污泥农用带来的影响明显较小（这与PPCP在污泥中的存在形态、阶段性的加入农田的方式以及污泥一定程度还可吸附部分PPCPs等有关）。
但显然，这并不意味着污泥可以农用！
3.3.达摩克里斯之剑：S-P-R传递链实锤，长期真实暴露风险待定
2016年Paltiel研究发现，在食用了从尾水灌溉农田长出的瓜果蔬菜后，人的尿液中CBZ（一种PPCP）明显高于对照组，从而提供了一手的现实研究数据，一定程度上首次针对PPCPs的“源头-路径-受体”完整链条上进行了实锤。
尽管检出量非常小，其最终影响目前在科学界仍有争论，但如果考虑长期作用以及多种PPCPs物质的综合作用影响，尤其是在当前缺乏针对PPCPs的基础研究（PPCPs最大的挑战来源于其种类繁多，性质差异大，代谢产物多样）及尾水灌溉和污泥农用中田野尺度的一手调查研究背景下，人类长期暴露于PPCPs混合物质的风险就无法确定，这犹如达摩克里斯之剑，高悬头顶！
在这种背景下，经过多年修订，2017年德国污水处理厂污泥法(AbfKlärV)正式生效，规定在过渡期(12年或15年)之后，所有规模超过5万人口当量的污水厂都必须从污泥中进行磷回收，同时禁止污泥土地利用。
在厌氧发酵的故乡，传出禁止土地利用的消息，自然值得细品。
4.未来多管齐下：基础研究+源头治理+农用管制
未来，PPCPs将主要从如下方面开展工作：
1）PPCPs规律的基础研究。建立数据库，制定风险最大的PPCP是短名单，从跟踪研究短名单开始。研究迁移、转化、吸收、生物降解等环境行为，以及PPCPs对土壤生物和人类的生态毒性效应。
2）污水厂的源头治理。为应对污水厂有效去除PPCPs的要求，强化现有处理工艺的效能或深度处理或三级处理工艺非常必要。从源头消除。例如目前最新的概念水厂已将这类因素考虑进去，设计方面兼顾宏量污染物与新兴微量污染物的协同去除。
在污水厂的深度处理或三级处理环节研究或开发能大规模应用、经济、高效的PPCPs类去除技术，将活性污泥法和O3/H2O2、UV/H2O2等高级氧化工艺组合，可达到较理想的处理效果，需进一步开发新型催化或吸附材料、高级氧化与生物氧化相结合的新型组合技术等。
3）污泥农用的管制。设置PPCPs风险控制标准，或将污泥土地利用方式转为园林绿化或非农作物的灌溉，如棉花等，或直接禁止大中城市的污泥土地等。
尽管当前我国污泥农用尚未考虑PPCP因素，但作为全球PPCPs最严重国家，叠加近年我国土壤修复等政策大背景，可以预见从德国的一声炮响将快速传导至我国，对未来我国PPCPs政策产生明显的影响。本文希望由此提供一个引子，供大家探讨污泥还田的当下困境及未来发展。
