当前世界环境

介绍

环境工程和新颖的能源技术是研究的最前沿^1-4作为可持续性和清洁环境的关键战略的一部分。可再生能源和环境工程领域内的主要问题之一是废水处理。在沙特阿拉伯半岛等干旱地区，其中20％的废水用于灌溉目的，尤为重要的是监测废水植物业务以及在水处理和消毒中引入新颖的方式。

本研究重点介绍了利雅得郊区的主要城市治疗厂之一，即南三级废水处理厂，目的是评估其效率在去除微量元素的比较，呈现了原始流动和最终之间的平均浓度值的比较与环境保护局（EPA）的建议价值相比，流出物以及对灌溉目的的最终流出物的适用性提供质量评估。⁵和世界卫生组织(WHO)⁶特别是考虑的微量元素是：铝（Al），磷（P），锌（Zn），铬（Cr），铜（Cu），钴（Co），锰（Mn），钼（Mo），铅（Pb），硒（Se），铀（U），汞（Hg），砷（AS）和镉（CD）。

在一般的微量元素中，在水层内以不同浓度发生，许多对生物体的许多代谢和生理过程至关重要。⁷它们是体内酶、激素和细胞的一部分，摄入不足会导致营养缺乏的症状。但是浓度很高，特别是由于污染的结果^{8 - 11}会对人类和生态系统造成严重影响。

在像沙特阿拉伯这样的干旱地区^12、13拥有2800万级，需求可靠，清洁水资源具有重要意义。目前农业使用高达55％的地下水，源自捕获量，淡淡的水以及20％的经过20％的公园废水，用于所有灌溉目的。^{14 - 16}

我们的研究评估了来自沙特阿拉伯利雅得阿拉伯南三级废水处理厂的痕量元素的最终流出效率，在以下几点收集了复合样品：原始流量（1）和最终流出物（2）（氯化后）如下图1所示。还可以审查南三级植物的主要运营过程：

图1:利雅得南部第三工厂的流程图示意图-包括C2和C3工厂的区别(总容量= 20万米3./天) 点击此处查看数字

南污水处理厂分两个阶段建设，分为C2和C3两个工厂。虽然两家工厂的处理阶段相似，但它们的设计能力不同，C2处理80000米^3./市政浪费，而C3治疗120,000米^3./天。^17.特别是植物的生物处理是基于由随机塑料介质包装的滴流过滤器。二级澄清池的出水被转移到曝气泻湖，然后通过砂过滤器进入消毒处理，这是使用氯实现的。氯化槽尺寸为8000m^3.(每天总摄入量:200,000 m^3.）和氯化罐内的氯的平均浓度：0.1ppm至0.2ppm。在此阶段之后，水被引导到农业和水部重新使用。另一方面，所得污泥加厚，消化和脱水，然后通过施肥公司使用或运送到垃圾填埋场。^18.

一般时，当评估微量元素的存在时，我们注意到某些矿物质对人类健康至关重要，^19,20如Zn，Se，Cu，Mo，Cr和Mn。然而，需要在可能的水平和可能达到人类健康的过剩浓度之间存在平衡。在Zn的情况下^21.尽管低浓度会导致皮肤改变、生长迟缓和免疫紊乱，但过量摄入会导致中毒。镉、铬和钼的这种毒性甚至更为明显，即使在低浓度下，它们也可能对人类健康有害。^22.

因此，持续进行工厂评估和密切监测最终废水，特别是用于灌溉目的的废水^23.是人类健康的重要意义以及立即建议补救措施。为此目的，我们的研究采用ICP-MS，因为它是一种快速，多元帅的技术，具有高精度的检测能力。

材料和方法

在该框内，从2015年5月至2015年6月在2015年5月至2015年6月，从南污水处理厂收集了四十（40）份废水24小时复合样品。使用500毫升琥珀色玻璃瓶。然后使用冷却器盒（以避免降解）对分析实验室进行每个样品，并根据美国公共卫生协会（APHA）提出的标准方法在4℃下储存^24.直到进行了分析。首先测定了所有样品的PH、悬浮固体(SS)、总固体(TS)、生化需氧量(BOD)等参数₅)和化学需氧量(COD)，而平均电导率(EC)和浊度仅为最终出水。

icp仪器

采用NexION 300 D (Perkin Elmer, USA) ICP-MS分析测定了铝、磷、锌、铜、锰、铬、铅、钼、硒、钴、U、汞、镉、砷等微量元素。该系统包括一个超声星云器(Cetec U 5000 AT)，可将检测限提高50倍，并提高了测定微量元素水平的重现性。分析重复三次，每次取平均值。ICP定标采用Perkin Elmer Pe-Pure光谱级标准。空白、标准品和所有样品重复分析，精密度高。重复实验，准确度为95% ~ 105%，精密度为+/-5%。

分析和结果

PH值、悬浮固体(SS)、总固体(TS)、生化需氧量(BOD)的平均值₅“原始流水和最终流出物之间的所有样品的化学需氧量（COD）显示在下表1中，而最终流出物的平均导电性（EC）和浊度分别为1372μs/ cm和9.3ntu。

表1：pH，悬浮固体（Ss），总固体（TS），生物化学需氧量的平均值
(BOD₅)和化学需氧量(COD)的所有样品之间的原始进水和最终出水

对原始进水的ICP-MS结果的进一步分析表明，下列微量元素的平均浓度升高:铝(Al)、磷(P)、铅(Pb)、铜(铜)和锰(Mn)(表2),而锌(锌)、铬(Cr)、钼(Mo)、硒(Se),钴(Co)、铀(U),水星(Hg)、砷(),和镉(Cd)显示级别内的最大推荐值(世卫组织)和(EPA)如下表3中显示:

表2：在原始流动板中检测到的平均微单浓度。

表3:根据(EPA)和(WHO)，每种元素Al, P, Zn, Cu, Mn, Cr, Pb, Mo, Se, Co, U, Hg, Cd的最大推荐值

下面的图2显示了在原废水中发现的浓度水平与(环境保护局)和(世卫组织)在PPB中发现的最大推荐值的比较。我们注意到，尽管铝、磷、铅、铜和锰的浓度过高，但所有其他元素仍低于(EPA)和(WHO)的建议，因为进水源是城市废物。

图2：平均微单浓度的比较：Al，P，Zn，Cu，Mn，Cr，Pb，Mo，Se，Co，U，Hg，Cd，与最大允许值相比的原始流入物中存在于原始流水中根据（EPA）的每个元素和（谁）处于对数标度。 点击此处查看数字

在治疗后，在最终流出物中检测到所有元素浓度会显着降低。它们的平均浓度显示在表4中

表4:原始进水和最终出水两个采样点检测到的微量元素的平均浓度值。以下曲波的e值

图3:原始进水中Al、P、Zn、Cu、Mn、Cr、Pb、Mo、Se、Co、U、Hg、Cd、As等微量元素的平均浓度与(EPA)和(WHO)对数尺度下各元素的最大允允值的比较。 点击此处查看数字

我们注意到，诸如Al，U，Zn和Cr的元素从最终流出物中除去，效率超过98％，而其他元素如Se，如SE，如最持久性的那样，如图所示的除去效率低于60％表5.以下：

表：5微量元素的去除效率：Al，P，Zn，Cu，Mn，Cr，Pb，Mo，Se，Co，U，Hg，Cd，如。以下曲波的e值

初始原始流入物中存在的铝（Al）的升高率被认为是常见的，因为它是地壳中最丰富的材料经常与硅，氧和氟相结合的常规存在。^25.其在最终流出物中的消除达到了99.9％的百分比，并且最终平均浓度远低于（EPA）和（世卫组织）的最大值。铝对人类没有直接的健康威胁，铝（Al）水平在一段时间内通过食物，水和土壤暴露会影响神经系统，递减肾功能，导致肌肉无力。

锰(Mn)也被检测出浓度升高，这是一种与铁(Fe)一起在该地区的岩石形成中含量升高的元素，这在之前对该地区地下水来源所做的分析中很明显。^26.它通常给水带来强烈的金属味道，导致黑色染色，并增加水生环境中的细菌生长。^27,28虽然它的毒性不高，但长期接触它会降低身体吸收铁的能力，并导致颤抖和肌肉僵硬。

磷(P)也被检测到在高浓度也可以是一种高毒性微量元素。^29,30特别是经过长期暴露通过水或土壤，它引起最初的胃肠问题，可以导致肾功能，肝脏，中枢神经系统塌陷，并且对心血管功能有害。在我们的研究中，我们注意到由于在肥料工业中使用的磷酸和磷酸盐中使用磷酸和磷酸盐，因此原始流入的原因是基本上升高，或者由于其在寄生虫，电致发光涂层，半导体和化学物质中使用。在最终出水中，消除量高达86.6％，导致灌溉目的的最大推荐值的水平，根据EPA和世卫组织。

其他微量元素如Cu、Co、Cd、Pb和Hg在最终出水中的去除率也大幅下降，达到90%以上，最终出水达到安全水平。特别是铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)和镉(Cd)属于重金属。铜、铅的检测^31.在原始流量的升高值下主要是由于肥料，铅酸电池，涂料和处理的单词。在最终的流出物中，它们被有效地除去，它们的浓度通过EPA和世卫组织的推荐值升高。应当注意，与工业化国家水生环境中的铅（Pb）水平升至三倍折叠，与工业前水平相比，考虑到其生物累积可能导致铅中毒。

最后砷（AS）和硒（SE）^32.在原始流出物中以低于（EPA）和（WHO）建议的价值。去除效率最小，显示出最持续的持续存在，分别为60％和35％消除。

在图4中，低于最终流出物与EPA引入的最大推荐值与显示器之间的比较。考虑到最终流出物的过度低于最大允许的浓度，这代表了一种健康的微量元素水分，朝向Al-Dirayia，Wadi Hanifah和DiaAb的农业用地。

图4：平均微单浓度的比较：Al，P，Zn，Cu，Mn，Cr，Pb，Mo，Se，Co，U，Hg，Cd，与最终流出物相比的最大允许值为根据（EPA）的每个元素和（谁）处于对数标度。 点击此处查看数字

结论

我们使用ICP-MS的微量元素分析表明，Al，P，Zn，Cu，Mn，Cr，Pb，Mo，Se，Co，U，Hg，Cd，如最终流出物中的浓度都在允许的限制范围内灌溉目的。特别是Al，Zn，Cu，Cr，Pb，Mo，Co，U，Hg和Cd，在浓度低于EPA的浓度低于2％的浓度下，在Mn，Se和Mn，Se和Mn以低于10％的浓度存在。最后，硒（SE）和砷（AS）表现出最持久的去除率，分别降至60％和35％的推荐值。这些发现代表了废水污水质量评估中的重要考虑因素，特别是在这种情况下，它被系统地用于灌溉目的。监测这些来源对于健康目的非常重要，以及选择适当的治疗方法进行微量元素去除。

确认

本研究在“教育与终身学习”运营计划的“阿基米德三世:雅典TEI研究小组资助”项目框架下，由欧盟(欧洲社会基金)和希腊国家资源共同资助

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