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为解决新兴污染物(CECs)对饮用水安全及生态环境的双重威胁，哈尔滨工业大学团队创新性整合河岸过滤(RBF)与反渗透(RO)技术，构建RBF-RO系统。研究表明，该系统较传统工艺显著降低93种CECs的致癌与非致癌疾病负担(DALYs<1.00×10-6)，并减少63%陆地酸化等环境足迹。该研究为平衡水质安全、公共健康与可持续发展目标提供科学范式，成果发表于《Nature Communications》。
随着全球化学品年销售额突破5.6万亿美元，饮用水源中农药、药品和个人护理品(PCPs)等新兴污染物(CECs)的复杂混合体持续威胁公共健康。传统水处理技术虽能去除部分污染物，却面临高能耗、化学添加剂依赖及消毒副产物(DBPs)生成等新问题。如何在保障水质安全的同时实现环境可持续性，成为全球水资源管理的核心挑战。
哈尔滨工业大学联合国际团队提出创新解决方案：通过整合自然生态过程与工程技术，构建河岸过滤-反渗透(RBF-RO)协同系统。研究选取荷兰Kamerik水厂为案例，对比分析RBF-RO与传统RBF-延长处理(RBF-ET)系统的性能差异。结果显示，RBF-RO系统将致癌风险降至WHO安全阈值(1.00×10-6 DALYs/人年)以下，同时减少14%-63%的化石燃料消耗等8类环境影响。该成果为《Nature Communications》重点刊载的突破性研究。
关键技术方法包括：1)基于蒙特卡洛模拟(10,000次迭代)量化93种CECs的疾病负担；2)采用生命周期评估(LCA)分析10类环境指标；3)整合136国电力结构数据评估地域差异性；4)通过Spearman相关性分析识别关键敏感参数。
研究结果
概述水净化系统
研究构建两套平行系统：RBF-ET采用生物除铁+颗粒活性炭等7步工艺，RBF-RO则通过高压反渗透核心模块实现深度净化。补充数据显示，RO对分子量100-200 Da的中性污染物去除效率显著提升。
模拟CECs相关疾病负担
RBF-RO系统100%满足致癌风险安全标准，较RBF-ET系统额外获得85%非致癌健康收益。三卤甲烷(129.2 ng/L)等DBPs是主要致癌贡献者，而甲胺磷等农药主导非致癌风险。
系统组件的减负作用
RBF预处理可削减47%农药负荷，后续RO处理使亚硝基二甲胺(4.6 ng/L)等高效毒物浓度降低2个数量级。毒性因子分析揭示，即使低浓度(6.9 ng/L)的邻苯二甲酸酯因其低毒性(2.9×10-3病例/kg)，风险可忽略不计。
全流程环境影响
RO系统虽降低63%陆地酸化，但膜生产导致海洋富营养化潜在增加53%。运输环节的重金属释放(锌、铜等)使陆地生态毒性升高9%。
最小化负面影响的潜力
延长RO膜寿命至2倍并采用佩尔顿水轮机回收能量，可减少24%海洋富营养化。将卡车运输改为船舶能进一步降低9%生态毒性。
讨论与意义
该研究首创水-环境-健康协同(WEALTH)框架，揭示可再生能源占比>70%的地区(如巴西)更适宜推广RBF-RO系统。尽管存在初期成本高、膜选择性不足等局限，但通过优化膜材料(如纳米纤维增强)、绿色矿化技术等创新，该系统有望成为应对CECs挑战的标杆方案。研究为全球差异化实施可持续水处理提供了数据支撑和决策工具，推动联合国可持续发展目标(SDG6)的实现进程。
值得注意的是，模型未完全反映PFAS(全氟化合物)等新兴污染物的风险，未来需结合暴露组学完善评估体系。作者建议将毒性数据纳入技术选择标准，建立动态更新的优先控制污染物清单，这对中国等快速发展中国家具有特殊指导价值。
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