你知道吗？我们日常排放的污水里，藏着越来越多“难对付”的“新麻烦”——抗生素、内分泌干扰物（比如塑料里的双酚A）、全氟化合物（PFAS，常见于防水涂层）和微塑料（直径小于5毫米的塑料碎片）。这些“新型污染物”毒性强、难降解，甚至能通过食物链进入人体，威胁健康。怎么高效又环保地清除它们？我国科研团队在《Frontiers of Environmental Science & Engineering》上发表的一篇综述，重点介绍了一种“变废为宝”的材料——生物炭，为解决这一难题提供了新思路。

污水里的“新麻烦”：难降解、危害大

新型污染物的“难搞”体现在哪儿？以抗生素为例，它们本是治病的“好药”，但未经处理的污水排放后，会在水体中积累，不仅可能催生“超级细菌”，还会通过水产品进入人体，扰乱肠道菌群。双酚A等内分泌干扰物更“狡猾”，能模仿人体激素，影响生殖系统和代谢；PFAS被称为“永久化学物”，其含氟化学键极稳定，常规处理根本“打不垮”；微塑料则像“小海绵”，会吸附其他有毒物质，跟着水流“周游列国”，甚至被鱼虾误食，最终端上人类餐桌。

传统污水处理技术对这些“新麻烦”效果有限——比如抗生素容易残留，PFAS降解后还可能生成更毒的短链物质，微塑料更是“打不碎、煮不烂”。这时候，生物炭登场了。

生物炭：吸附+催化的“全能选手”

生物炭是生物质（比如稻壳、秸秆、污泥）在缺氧环境下高温“烤”出来的黑色多孔材料，像一块“自带吸附力的海绵”。它的“本事”分两方面：一方面靠多孔结构和表面的“活性位点”直接吸附污染物，另一方面能作为催化剂，激活过硫酸盐等氧化剂，产生强氧化性自由基，把污染物“拆成碎片”。

具体到不同污染物，生物炭的“打法”还不一样：

• 对付抗生素，生物炭既能靠孔隙“物理拦截”，还能通过表面的含氧基团（比如羟基、羰基）与抗生素分子“手拉手”（氢键、π-π相互作用），甚至联合过硫酸盐产生自由基，把抗生素彻底分解。
• 对于内分泌干扰物（如双酚A），生物炭的“氮掺杂”改性很关键——氮原子能像“钩子”一样勾住污染物，再通过自由基攻击其苯环结构，高效降解。
• PFAS因为“氟碳键”太稳，吸附成了更稳妥的选择。改性后的生物炭（比如用季铵盐或导电聚合物包裹）能通过静电吸引和疏水作用，把PFAS牢牢“粘”住，去除率能达到99.7%。
• 微塑料虽然个头小，但生物炭的多孔结构和表面电荷能像“胶水”一样把它们粘住，实验中甚至能吸附99%的聚乙烯、尼龙等微塑料。

从实验室到实际应用：还有哪些“卡脖子”问题？

目前，生物炭的效果在实验室里已经很“能打”——比如一种含季铵盐的生物炭能同时吸附99.7%的PFOS、98.3%的PFOA；另一种磁性生物炭处理微塑料，吸附容量能达到736 mg/g。但要真正用在污水处理厂，还有几个“坎”要过：

首先是“二次污染”风险。吸附了污染物的生物炭如果处理不当，可能在环境中再次释放污染物，威胁生态。其次是“成本关”。虽然生物炭原料便宜（比如稻壳、污泥），但改性（加氮、金属等）和回收（比如磁性分离）的成本还需要优化。最后是“适应性”。实验室里的水质单一，但实际污水成分复杂（比如含腐殖酸、重金属），可能会和污染物“抢位置”，影响生物炭的吸附效果。

未来：更聪明的生物炭，更绿色的治水

论文指出，未来的生物炭研究可以往这几个方向发力：一是开发“多功能生物炭”，既能吸附又能降解，还能适应不同pH和水质；二是结合人工智能，用计算机模拟优化生物炭的结构和配方，提高效率；三是关注“生命周期评估”，从原料收集到生产、使用、回收，全程减少对环境的负担。

或许不久的将来，我们能看到这样的场景：用稻壳、秸秆“变”出的生物炭，在污水处理厂里“大显身手”，把抗生素、微塑料等“新麻烦”一一解决，让污水变清，让生态更安全。

来源: FESE Message