Seasonal occurrence and removal of artificial sweeteners in wastewater from five treatment plants in Tshwane, South Africa
本研究分析了南非茨瓦内五个废水处理厂中四种人工甜味剂的季节性发生情况及去除不完全的问题，揭示了它们在出水中的持久性，并强调了加强监测和提升处理技术的必要性。
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想象一下，世界的水资源就像一个巨大的、旋转着的浴缸。我们将所有东西都倒入其中：肥皂、食物残渣、药物，甚至还有我们在饮食饮料和“无糖”零食中使用的那些微小且肉眼看不见的甜味替代品。这些甜味替代品被称为人工甜味剂。与人体（以及水中的细菌）可以轻松分解并吸收的真实糖分不同，这些人工甜味剂就像是“化学幽灵”。它们的构造旨在使其具有极强的韧性、稳定性和抗消化性。正因如此，当我们把它们冲进马桶时，它们往往能在水处理厂的旅途中幸存下来——而水处理厂本质上是旨在净化我们的污水、并在将其送回河流和湖泊之前进行过滤的巨型过滤器。科学家们之所以关注这一点，是因为如果这些“幽灵”不断地从处理厂中飘出，它们可能会改变自然水道的化学性质，成为能够精确标示出我们废水来源的永久性标记。
这个故事发生在南非的茨瓦内市政府（City of Tshwane），在那里，一支研究团队决定扮演这些“化学幽灵”的侦探。他们专注于四种特定类型的人工甜味剂：阿斯巴甜（Acesulfame-K）、糖精（Saccharin）、阿斯巴甜（Aspartame）和纽甜（Neotame）。研究人员想知道两个主要问题：有多少甜味剂正流向处理厂，以及在水被释放回环境之前，有多少甜味剂被成功地从过滤系统中过滤掉了。他们并没有只观察一个处理厂，而是走访了该市五个不同的处理设施，并在炎热的夏季和寒冷的冬季都进行了检查，因为天气有时会改变人们的饮水习惯以及处理厂的运作方式。
科学家们使用了一套高科技实验室装置，它就像一个非常挑剔的筛子。首先，他们使用了一种称为固相萃取（SPE）的方法，从杂乱的废水中抓取甜味剂，这有点像使用磁铁从一堆沙子中吸出铁屑。然后，他们将净化后的样本通过一台配备了紫外检测器的高效液相色谱仪（HPLC）进行分析。可以将这台机器想象成一条高速赛道，不同的化学物质以不同的速度奔跑；检测器则充当终点线摄像机，在每种甜味剂跨越终点线时捕捉一张照片，以便科学家能够精确计数。
以下是他们的发现：人工甜味剂无处不在。在所有五个处理厂进入的脏水中都发现了它们，而且或许更令人惊讶的是，在流出的净水中依然能看到它们的身影。没有一个处理厂能完全消除它们。虽然某些甜味剂（如糖精和阿斯巴甜）大部分被过滤器拦截了（有些处理厂在特定时期甚至能完全去除它们），但名为“纽甜”的甜味剂却是生存冠军。它是最顽固的一个，通常表现出比其他甜味剂更高的浓度，并且拒绝消失。事实上，在名为达斯普特（Daspoort）的一个处理厂，冬季进入水的纽甜浓度高达 53.585 ppm，而流出的水中仍发现了大量的纽甜（33.45 ppm）。
研究还表明，季节非常重要。在某些地方，甜味剂的数量在夏季和冬季之间发生了变化，这很可能是因为人们在炎热和寒冷时期的饮品种类不同。然而，处理厂的表现并不总是相同的。有时，离开处理厂的水中含有的某种特定甜味剂竟然比进入处理厂的水中还要多。这听起来很奇怪，甚至像是魔法，但研究人员解释说，这可能是因为甜味剂躲藏在污泥（水箱底部的固体沉淀物）中，随后又被重新释放到了水中，或者是由于采样的时间点与水在处理厂停留的时间并不完全匹配。
最终，论文指出，虽然茨瓦内的现有处理厂对某些甜味剂的处理做得还算不错，但它们并非所有甜味剂的完美守护者。尤其是纽甜，它似乎总能从缝隙中溜走，这意味着它仍在被排入当地环境中。研究人员得出结论，我们需要更加密切地监视这些化学物质，并可能需要发明更好的过滤方法，因为目前，我们的河流仍在持续接收着这些“并非真正的糖”的“糖分”。
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