论文部分内容阅读
药物与个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)目前已经成为与人们日常生活联系非常紧密的新兴污染物。本研究选取在我国使用量较大的非抗生素类药物、抗生素(磺胺类、四环素类、大环内酯类、喹诺酮类)抗菌剂及雌激素等为研究对象,揭示其在海河流域典型水体(白洋淀、官厅水库及其上游河流、北京城区水体、海河流域水源地及地下水)中的分布状况及环境行为,并对其潜在风险进行评价;填补官厅水库、海河流域水源地及典型城市地下水中PPCPs研究数据空白,为评估海河流域典型水体中PPCPs的污染状况及潜在风险提供数据和理论支持。基于超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱联用技术,本文建立了水和沉积物中PPCPs的检测方法。PPCPs在水中的检出限范围为0.2～2.0 ng/L,定量限范围为0.6～6.0 ng/L,回收率范围为73.8～112%。PPCPs在沉积物中的检出限范围为0.2～0.8 ng/g,定量限范围为0.6～2.5 ng/g,回收率范围为65.3～123.5%,相对标准偏差均小于20%。应用建立和优化的PPCPs检测方法对白洋淀、官厅水库及北京城区河流表层水及沉积物、海河流域水源地及典型城市地下水中PPCPs分布状况、环境行为及潜在风险进行评价,研究结果表明:(1)选取的目标PPCPs化合物在白洋淀表层水、沉积物及孔隙水中都有检出,大部分PPCPs具有较高检出率。5种非抗生素类药物(对乙酰氨基酚、咖啡因、卡马西平、地尔硫卓、氟西汀)在白洋淀表层水、沉积物及孔隙水中平均浓度比磺胺类(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄啶)、四环素类(四环素、金霉素、强力霉素、土霉素)、大环内酯类(阿奇霉素、泰乐菌素、林可霉素、红霉素)及喹诺酮类(氧氟沙星)抗生素高。白洋淀不同水体介质中PPCPs含量组成为:在表层水中,非抗生素类(53.26%)>大环内酯类(25.39)>磺胺类(10.06%)>四环素类(7.64%)>喹诺酮类(3.64%);在沉积物中,非抗生素类(42.70%)>大环内酯类(25.43%)>四环素类(14.69%)>磺胺类(13.90%)>喹诺酮类(3.24%);在孔隙水中,大环内酯类(42.12%)>非抗生素类(34.80%)>磺胺类(11.71%)>四环素类(7.48%)>喹诺酮类(3.88%)。与国内外主要江河、湖泊水体中PPCPs污染状况相比,本研究中选取PPCPs的浓度处于中等污染水平。应用风险商值(Risk Quotients,RQ)模型对白洋淀及其支流表层水及沉积物中PPCPs的潜在风险进行评价,发现白洋淀表层水中PPCPs处于较低或中等风险水平;在白洋淀湖区沉积物,对乙酰氨基酚、磺胺嘧啶、甲氧苄啶、红霉素和泰乐菌素的风险商值大于1,对白洋淀底栖生物具有高风险;(2)首次对官厅水库及其上游河流水体中PPCPs进行研究,发现对乙酰氨基酚、咖啡因、金霉素和氧氟沙星在表层水中检出率为100%,对乙酰氨基酚和咖啡因在官厅水库及其上游河流沉积物中检出率为100%;氧氟沙星在官厅水库,卡马西平、四环素、金霉素在其上游河流沉积物中检出率为100%。对乙酰氨基酚和咖啡因为官厅水库及其上游河流中的优势污染物。对乙酰氨基酚在官厅水库及其上游河流表层水和沉积物中的浓度分别为155和302 ng/L、529和202 ng/g。咖啡因在官厅水库及其上游河流表层水和沉积物中的浓度分别为208和338 ng/L、1430和1020 ng/g。应用RQ风险评价模型对官厅水库及其上游河流表层水及沉积物中PPCPs的潜在风险进行评价,发现红霉素在官厅水库表层水中存在中等风险,在其上游河流表层水中存在高风险,其余化合物在表层水及沉积物具有低风险或无风险。在官厅水库及其上游河流沉积物中,许多PPCPs的RQ值大于1,对生态环境具有高风险。(3)选取多种PPCPs在北京城区河流及湖泊表层水中浓度范围分别为N.D.～655 ng/L和N.D.～252ng/L,沉积物中PPCPs浓度范围分别为N.D.～510.2ng/g和N.D.～161.8 ng/g。咖啡因为北京城区表层水中10种PPCPs优势污染物,对乙酰氨基酚和咖啡因为北京城区河流沉积物中10种PPCPs优势污染物。应用RQ风险评价模型对北京城区河流和湖泊表层水及沉积物中PPCPs残留对水生生态系统潜在风险进行评价,发现北京城区河流和湖泊表层水中PPCPs的RQ值均低于0.1,对河流水生生态系统具有低风险。对乙酰氨基酚、咖啡因、阿奇霉素、林可霉素、甲氧苄啶等对北京城区河流及湖泊底栖生物具有高风险;其余化合物对北京城区河流及湖泊沉积物底栖生物具有中等或低风险。(4)首次对海河流域水源地中PPCPs进行检测,发现有10种PPCPs的检出,不同水源地表层水中PPCPs含量差别较大。YCSK水中PPCPs含量最高,WKSK水中PPCPs含量最低。应用RQ风险评价模型对海河流域所有部颁水源地表层水中PPCPs进行风险评价,发现海河流域水源地表层水中选取的PPCPs除红霉素在YCSK、XHHSK、XFSK和XHSK中显示较低中等风险外,其余化合物均不存在生态风险。(5)首次对海河流域典型城市张家口和秦皇岛地区地下水中PPCPs进行检测,发现有10种PPCPs检出,其检出率范围为6.67～46.7%,金霉素在PPCPs中检出率和平均检出浓度最高,分别为46.7%和4.16 ng/L。将海河流域张家口市和秦皇岛市与松辽流域齐齐哈尔市地下水中PPCPs相比较,发现海河流域较松辽流域地下水中PPCPs含量较低;与世界其他地区地下水中PPCPs污染状况相比,张家口和秦皇岛地下水中PPCPs处于较低污染水平。