挥发性甲基硅氧烷在城市污水处理系统中的环境化学行为与归趋研究

挥发性甲基硅氧烷（Volatile methyl siloxane, VMS)，包括环体（Cyclic）和直链（Linear）结构，作为新兴污染物质（Emerging Contaminants）具有和持久性有机污染物相似特征，具有生物毒性。近年来VMS不断在各环境介质中被检测到，甚至在北极地区鱼体内被检测出。VMS广泛用于工业和消费品中，如个人护理用品和美容品，烹饪炊具，汽车家具涂饰、药品、医疗保健品及纺织品涂饰的配方成分，VMS在我国消费量逐年递增。本研究探讨城市污水处理过程，VMS降解去除的各种影响因素，VMS的降解途径，通过模拟实验推测降解机理，探讨其挥发、吸附沉降和生物降解过程的多介质分配过程，通过优化STP多介质模型来还原预测VMS在污水处理系统的迁移转化与归趋过程，评估污水处理系统排放的VMS对地表水体的影响，进行生态风险分析，为污染防治提供科学依据。

挥发性甲基硅氧烷（Volatile methyl siloxane, VMS)，包括环状（Cyclic）和链状（Linear）结构，作为新型污染物质（Emerging Contaminants）具有和持久性有机污染物相似特征， VMS广泛用于工业和消费品中，如个人洗护用品大量使用环状VMS，随洗浴排水进入污水处理系统，城市污水处理系统作为污染物质的汇，又成为污染的来源，研究挥发性甲基硅氧烷在污水处理系统的化学行为对于理解城市范围内有机污染物质的迁移转化以及最终归趋很有意义。研究包括以下内容：污水处理系统多环境介质中VMS的分布状况，厌氧污泥降解挥发性甲基硅氧烷，污水处理厂挥发性甲基硅氧烷去除途径及环境归趋。本课题探讨了VMS在城市污水处理系统多介质环境的残留水平， VMS的归趋是通过污泥吸附排放，和挥发至大气两个主要路径，排放至大气的VMS随土气交换可以进入土壤。获得了两种工艺的VMS去除率（A/O工艺89.1%，曝气生物滤池83.3%）差异不显著，这是因为生物降解不起主要作用，挥发和污泥吸附的作用在两种工艺没有显著差别，季节温度对于污泥的残留水平有影响，受低温环境下VMS挥发率降低所致。 A/O池污泥的冬季采样浓度平均值60.7ug/g，高于其他季节29.7ug/g。实验室厌氧降解实验证明了VMS按照厌氧段水力停留时间3小时估计降解率可以忽略。建立了模拟污水处理系统的多介质逸度模型，提出了污染物质理化性质Kow、半衰期，饱和蒸汽压是影响环境归趋的主要因素。估算该污水厂覆盖人口人均年使用排放量低于发达国家，反映出该地区使用洗护用品总量低，源于该地区地处寒温带，年均气温较低，又因经济水平欠发达，生活水平低于发达国家发达城市，人均洗浴时间和洗护产品用量低，所以不同地区城市污水处理厂污水残留浓度评估有机化学品的使用排放量是可行的，可以用来验证排放清单，为国家管理减排有机化学品提供数据支持。