DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.122966
تاريخ النشر: 2026-05-04
المؤلف: R. Rodríguez وآخرون
الموضوع الرئيسي: معالجة المياه والتعقيم
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على القلق المتزايد بشأن الملوثات الناشئة (ECs) بسبب استمراريتها البيئية وسميتها المحتملة، حيث تجمع بين المعرفة الحالية حول حدوثها في الأنظمة المائية، والتطورات التنظيمية، وتقنيات المعالجة. إنها تدمج بشكل فريد بين الوجود البيئي، والتطور التشريعي، وفعالية المعالجة لسبعة مواد رئيسية: ديكلوفيناك، أزيثروميسين، 17β-إستراديول، بيسفينول-أ، غليفوسات، إيميداكلوبريد، وثياميثوكسام. تشير تحليل 92 منشورًا إلى زيادة كبيرة في النشاط البحثي من 2012 إلى 2025، مما يكشف عن تركيزات مقلقة من هذه الملوثات في بيئات مائية متنوعة. على الرغم من بعض التقدم التشريعي، مثل التوجيه (EU) 2024/3019، إلا أن غياب حدود التركيز الملزمة لا يزال يمثل تحديًا حاسمًا، مما يعقد إدارة المخاطر بشكل فعال.
تؤكد النتائج على التوزيع الواسع لهذه الملوثات عبر المياه السطحية، والمياه الجوفية، ومياه الصرف الصحي، وغالبًا ما تتجاوز عتبات المخاطر البيئية. تظهر طرق معالجة مياه الصرف التقليدية، وخاصة الحمأة المنشطة، فعالية محدودة، بينما تحقق تقنيات الإزالة المتقدمة، بما في ذلك أنظمة الحواجز المتعددة والأوزون، كفاءات أعلى (أكثر من 80% في العديد من الحالات). تدعو المراجعة إلى اعتماد نهج معالجة رباعية وإقامة حدود بيئية موحدة وملزمة قانونيًا لمعالجة قيود الأطر التنظيمية الحالية. وتؤكد على ضرورة المراقبة الشاملة التي تشمل ليس فقط المركبات الأم ولكن أيضًا منتجات التحول والتمثيل الغذائي لحماية النظم البيئية المائية وضمان إعادة استخدام المياه بشكل آمن في مواجهة التحديات الناتجة عن تغير المناخ.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على الأهمية الحاسمة للأنظمة البيئية للمياه العذبة في دعم التنوع البيولوجي وتوفير الخدمات الأساسية. ومع ذلك، تواجه هذه الأنظمة البيئية تهديدات كبيرة من الأنشطة البشرية، مما يؤدي إلى تدهورها. كانت المراقبة التقليدية تستهدف في المقام الأول الملوثات المعروفة، لكن الملوثات الناشئة (ECs) مثل الأدوية، والهرمونات، ومنتجات العناية الشخصية، والمبيدات الحشرية قد تم اكتشافها بشكل متزايد في البيئات المائية. غالبًا ما تكون هذه المركبات سامة بيولوجيًا، ودائمة، وقابلة للتراكم الحيوي، مما يشكل مخاطر على كل من السلامة البيئية وصحة الإنسان. تؤكد الورقة على الحاجة الملحة لإعادة تقييم استراتيجيات إدارة جودة المياه في ضوء هذه التهديدات الناشئة، لا سيما في سياق أهداف الأمن المائي والاستدامة العالمية التي حددتها الأمم المتحدة.
تناقش هذه الفقرة أيضًا قيود محطات معالجة مياه الصرف التقليدية في إزالة الملوثات الناشئة بشكل فعال، مما يسمح بإطلاقها المستمر في المسطحات المائية. تثير استمرارية مواد مثل ديكلوفيناك والمثبطات الهرمونية مخاوف بشأن آثارها البيئية، بما في ذلك تعزيز مقاومة المضادات الحيوية وتعطيل الأنظمة التناسلية في الكائنات الحية المائية. تسلط الورقة الضوء على التحديات التنظيمية وضرورة تقنيات المعالجة المتقدمة لمعالجة هذه الملوثات. على الرغم من أن طرقًا مختلفة، مثل عمليات الأكسدة المتقدمة وامتصاص الكربون النشط، تظهر وعدًا، إلا أن تنفيذها غالبًا ما يعيقه القيود الاقتصادية واللوجستية، لا سيما في البيئات ذات الموارد المحدودة. بشكل عام، يتم تأطير إدارة الملوثات الناشئة كأحد التحديات الحاسمة لتحقيق الأمن المائي المستدام والقدرة على مواجهة تغير المناخ.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام إطار تحليل ببليوغرافي للتحقيق في سلوك وتطور واتجاهات البحث المتعلقة بالملوثات الناشئة (ECs) في البيئات المائية. سهل هذا النهج المنهجي تقييمًا كميًا للإنتاج العلمي بمرور الوقت من خلال استعلام منهجي عن قواعد البيانات ومحركات البحث الرئيسية. من خلال تحديد المنشورات المؤثرة، قدم التحليل نظرة شاملة ومتكاملة عن الحالة الحالية للمعرفة وأبرز الاتجاهات البحثية في مجال الملوثات الناشئة.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على الحاجة الملحة لنهج متكامل لتقييم حدوث وتنظيم وإزالة الملوثات الناشئة (ECs) في الأنظمة المائية. تركز المراجعة على سبعة ملوثات رئيسية – ديكلوفيناك، أزيثروميسين، 17β-إستراديول، بيسفينول أ (BPA)، غليفوسات، إيميداكلوبريد، وثياميثوكسام – مع تسليط الضوء على اكتشافها البيئي، والأطر التنظيمية، وأداء المعالجة. على الرغم من الكشف المتزايد عن هذه المركبات في المسطحات المائية عالميًا، إلا أن الدراسات السابقة قد فحصتها إلى حد كبير بشكل منفصل، مما خلق فجوة كبيرة في فهم آثارها البيئية والتنظيمية الجماعية. تهدف المراجعة إلى توحيد المعرفة المجزأة لتعزيز استراتيجيات المراقبة، وإبلاغ القرارات التنظيمية، وتحديد احتياجات البحث المستقبلية.
يتطور المشهد التنظيمي المحيط بهذه الملوثات الناشئة، حيث تم تضمين العديد من المركبات بالفعل في لوائح مياه الشرب الإسبانية وتوجيهات الاتحاد الأوروبي. تحدد المراجعة 21 وثيقة تنظيمية ذات صلة، مشيرة إلى أنه بينما يحدد البعض قيم حدود معينة لبعض الملوثات، لا يفعل البعض الآخر، مما يسمح بتباين في اللوائح الوطنية. تؤكد النتائج على ضرورة وجود تشريعات واضحة للتخفيف من المخاطر المرتبطة بهذه المواد، والتي ترتبط بآثار بيئية وصحية سلبية، مثل الاضطراب الهرموني ومقاومة المضادات الحيوية. تدعو الورقة إلى إطار شامل يدمج الأدبيات العلمية والوثائق التشريعية لفهم وإدارة المخاطر التي تشكلها الملوثات الناشئة في البيئات المائية بشكل أفضل.
القيود
تسلط فقرة القيود الضوء على عدة تحديات تقنية وبيئية مرتبطة بتنفيذ تقنيات معالجة مياه الصرف المتقدمة. على الرغم من تحقيق كفاءات إزالة عالية (أكثر من 80-100%) في البيئات الخاضعة للرقابة، فإن الانتقال إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي (WWTPs) على نطاق واسع يعيقه مشكلات مثل عدم انتقائية الجذور الهيدروكسيلية في عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs)، التي تتفاعل مع مكونات مختلفة في مصفوفة المياه، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف التشغيلية وتكوين منتجات تحول سامة محتملة (TPs). يتطلب ذلك تحولًا في الأطر التنظيمية نحو تقييمات سمية شاملة بعد المعالجة بدلاً من التركيز فقط على نسب الإزالة.
تواجه تقنيات الأغشية، على الرغم من فعاليتها في رفض المركبات القابلة للتأين، تحديات كبيرة في إدارة التركيز، حيث تولد محلولًا مركزًا غنيًا بالملوثات التي تشكل مخاطر بيئية. بالإضافة إلى ذلك، يزيد انسداد الأغشية من الطلب على الطاقة ويعقد الصيانة، مما يثير مخاوف بشأن الاستدامة. عمليات الامتصاص باستخدام الكربون النشط الحبيبي (GAC) ومواد أخرى محدودة بسبب المنافسة على المواقع النشطة والتصنيف الخطير للمواد الممتصة المستهلكة، مما يعقد إدارة النفايات. كما تكافح الأنظمة البيولوجية مع تراكم الملوثات المستمرة في الحمأة، مما يؤثر على ملاءمة تطبيقها على الأراضي. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على معالجة هذه الفجوات المعرفية وتطوير أنظمة هجينة، مدعومة بمراقبة في الوقت الحقيقي وطرق ملزمة قانونيًا، لضمان تقليل فعال للمخاطر البيئية، بما يتماشى مع أهداف خطة العمل للحد من التلوث الصفري.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.122966
Publication Date: 2026-05-04
Author(s): R. Rodríguez et al.
Primary Topic: Water Treatment and Disinfection
Overview
The review highlights the growing concern over emerging contaminants (ECs) due to their environmental persistence and potential toxicity, synthesizing current knowledge on their occurrence in aquatic systems, regulatory developments, and treatment technologies. It uniquely integrates the environmental presence, legislative evolution, and treatment efficacy of seven key substances: diclofenac, azithromycin, 17β-estradiol, bisphenol-A, glyphosate, imidacloprid, and thiamethoxam. Analysis of 92 publications indicates a significant increase in research activity from 2012 to 2025, revealing alarming concentrations of these contaminants in various aquatic environments. Despite some legislative advancements, such as Directive (EU) 2024/3019, the absence of binding concentration limits remains a critical challenge, complicating effective risk management.
The findings underscore the widespread distribution of these contaminants across surface water, groundwater, and wastewater, often exceeding ecological risk thresholds. Conventional wastewater treatment methods, particularly activated sludge, demonstrate limited effectiveness, while advanced removal technologies, including multibarrier systems and ozonation, achieve higher efficiencies (over 80% in many cases). The review calls for the adoption of quaternary treatment approaches and the establishment of harmonized, legally binding environmental thresholds to address the limitations of current regulatory frameworks. It emphasizes the necessity for comprehensive monitoring that includes not only parent compounds but also transformation products and metabolites to safeguard aquatic ecosystems and ensure safe water reuse in the face of climate-driven challenges.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the critical importance of freshwater ecosystems in sustaining biodiversity and providing essential services. However, these ecosystems face significant threats from anthropogenic activities, leading to their degradation. Traditional monitoring has primarily targeted well-known pollutants, but emerging contaminants (ECs) such as pharmaceuticals, hormones, personal care products, and pesticides have been increasingly detected in aquatic environments. These compounds are often biotoxic, persistent, and bioaccumulative, posing risks to both ecological integrity and human health. The paper underscores the urgent need to reassess water quality management strategies in light of these emerging threats, particularly in the context of global water security and sustainability goals outlined by the United Nations.
The section further discusses the limitations of conventional wastewater treatment plants in effectively removing ECs, which allows for their continued release into water bodies. The persistence of substances like diclofenac and endocrine disruptors raises concerns about their ecological impacts, including promoting antibiotic resistance and disrupting reproductive systems in aquatic organisms. The paper highlights the regulatory challenges and the necessity for advanced treatment technologies to address these contaminants. Although various methods, such as Advanced Oxidation Processes and activated carbon adsorption, show promise, their implementation is often hindered by economic and logistical constraints, particularly in resource-limited settings. Overall, the management of ECs is framed as a crucial challenge for achieving sustainable water security and resilience against climate change.
Methods
In this study, a bibliographic analysis framework was utilized to investigate the behavior, evolution, and research trends related to emerging contaminants (ECs) in aquatic environments. This methodological approach facilitated a quantitative assessment of scientific output over time by systematically querying major databases and search engines. By identifying influential publications, the analysis provided an integrated and comprehensive overview of the current state of knowledge and highlighted the principal research directions in the field of ECs.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the critical need for an integrated approach to assess the occurrence, regulation, and removal of emerging contaminants (ECs) in aquatic systems. The review focuses on seven key ECs—diclofenac, azithromycin, 17β-estradiol, bisphenol A (BPA), glyphosate, imidacloprid, and thiamethoxam—highlighting their environmental detection, regulatory frameworks, and treatment performance. Despite the increasing detection of these compounds in water bodies globally, previous studies have largely examined them in isolation, creating a significant gap in understanding their collective environmental and regulatory implications. The review aims to consolidate fragmented knowledge to enhance monitoring strategies, inform regulatory decisions, and identify future research needs.
The regulatory landscape surrounding these ECs is evolving, with several compounds already included in the Spanish drinking water regulations and the European Union’s directives. The review identifies 21 relevant regulatory documents, noting that while some establish specific limit values for certain contaminants, others do not, allowing for variability in national regulations. The findings underscore the necessity for clear legislation to mitigate the risks associated with these substances, which are linked to adverse ecological and health effects, such as hormonal disruption and antimicrobial resistance. The paper advocates for a comprehensive framework that integrates scientific literature and legislative documents to better understand and manage the risks posed by ECs in aquatic environments.
Limitations
The section on limitations highlights several technical and environmental challenges associated with the implementation of advanced wastewater treatment technologies. Despite achieving high removal efficiencies (over 80-100%) in controlled settings, the transition to full-scale wastewater treatment plants (WWTPs) is hindered by issues such as the non-selectivity of hydroxyl radicals in advanced oxidation processes (AOPs), which react with various components in the water matrix, leading to increased operational costs and the formation of potentially toxic transformation products (TPs). This necessitates a shift in regulatory frameworks towards comprehensive post-treatment toxicity assessments rather than solely focusing on removal percentages.
Membrane technologies, while effective in rejecting ionizable compounds, face significant challenges in concentrate management, as they generate brine enriched with contaminants that pose ecological risks. Additionally, membrane fouling increases energy demands and complicates maintenance, raising concerns about sustainability. Adsorption processes using granular activated carbon (GAC) and other materials are limited by competition for active sites and the hazardous classification of spent adsorbents, which complicates waste management. Biological systems also struggle with the accumulation of persistent contaminants in sludge, affecting land application suitability. Future research should focus on addressing these knowledge gaps and developing hybrid systems, supported by real-time monitoring and legally binding methods, to ensure effective reductions in ecological risks, in line with the objectives of the Zero Pollution Action Plan.