污水处理厂受纳水体中5种ppcps的分布特征及生态风险评估.docx

污水处理厂受纳水体中5种ppcps的分布特征及生态风险评估 环境中的小型药物和个人护理产品（ppi）对人类健康和生态环境安全有潜在威胁，引起了全球的关注。水环境中的药物活性成分主要来自城市生活污水、动物养殖场废水、医院废水和制药厂废水。如果这些废水和废水不经过有效处理而直接排放，将加剧水环境的污染，并带来一些水质安全问题。近年来，作为环境中ppi-pp的排放源，废水处理厂在环境中发挥着重要作用。废水处理的行为特征和去除机制已成为国外的研究热点。在之前的研究中，报道了美国、日本、加拿大和欧洲的废水厂在水中含有少量药物。在中国，一些科学家首先研究了抗癫痫药物的去除过程，但对抗癫痫药物很少引起兴趣。此外，在废水处理厂的过程中，该药物的去除率、去除率以及环境的方向性尚不清楚。 我国是生产和消费药物的大国,调查药物在城市污水处理厂中的分布对于评估水环境风险及污水回用安全性具有重大意义.为此,本研究选取5种酸性PPCPs组分(1种脂肪调节剂氯贝酸和4种非甾体类抗炎药布洛芬、酮洛芬、萘普生和双氯芬酸,化学结构详见图1)为目标物,研究某典型城市污水处理厂不同工艺单元中这些物质的赋存特征及其在不同介质间的分配规律,探讨各工艺单元对5种PPCPs的去除贡献,初步评价受纳河流中PPCPs的生态风险. 1 材料和方法 1.1 污水处理厂进出水处 2010年12月~2011年3月,分别在上海某城市污水厂及其出水受纳河流采集样品,共3次.污水处理厂各工艺单元进水和出水的采样点见图2,分别采集:(1)污水处理厂进水;(2)初沉池出水;(3)A2/O出水;(4)二沉池出水;(5)曝气生物滤池出水;(6)UV消毒出水.受纳河流水样分别设置在污水处理厂排污口上游50 m,排污口下游分别设置5个采样点(150、400、800、1 600和2 400 m),详见图3.用棕色瓶盛装水样以避免光解,水样采集后立即加入10%的稀硫酸调节p H4以避免有机物被微生物分解,所有水样均为瞬时水样. 1.2 水样的配制 水样采集后立即运回实验室,过0.7μm玻璃纤维滤膜(Whatman,Maidstone,England),过滤后水样置于4℃冰箱保存;滤膜截留的悬浮颗粒物用铝箔纸包裹,用冷冻干燥机干燥24~48 h后,置于-18℃冰箱保存,待后续分析. 1.3 杂质的提取 水样:取500 m L水样,用2 mol·L-1HCl调水样p H至3,并加入250 ng回收率指示物后上样,控制流速5~10 m L·min-1.随后,用3 m L含5%甲醇的水溶液洗脱杂质并弃去.小柱抽真空15 min后,再用3 m L的丙酮洗脱目标物,收集洗脱液并在柔和氮气下吹干,最后用甲醇溶解定容至0.5 m L,于4℃冰箱保存,待仪器分析. 颗粒物样品:取冷冻干燥后的悬浮颗粒物(含滤膜),加入25 m L甲醇和15 m L丙酮室温下超声萃取(20 min),取上清液并利用旋转蒸发仪旋蒸浓缩至约1 m L,用去离子水稀释定容至100 m L,然后用固相萃取来净化样品,步骤同上. 1.4 质谱条件和检测限 采用高效液相色谱-串联质谱(HPLC/MS/MS API 4000,Thermo Fisher Scientific,San Jose,CA,USA)分析样品中5种PPCPs组分.色谱条件如下:Agilent Eclipse XDB-C18反相柱(150 mm×2.1 mm,id,5μm);流动相:75%A相(甲醇)和25%B相(含0.1%乙酸的水溶液),流速:350μL·min-1;进样体积:10μL;质谱离子源:ESI源,采用外标法定量. 每次测样均对标准曲线进行校正,当标准曲线中标样的回收率小于80%时,要重新配制标准曲线溶液.水样中氯贝酸的检测限(LOD)为2 ng·L-1,其他4种目标药物的检测限为5 ng·L-1.颗粒物样品中,目标药物的检测限(以干重计)为0.2~20ng·g-1.污泥样品中,以干重计氯贝酸的检测限为2ng·g-1,其他4种目标药物的检测限为5 ng·g-1.样品中未检出的目标物,浓度以0计算;低于检测限以1/2 LOD计算. 1.5 色谱试剂的选择 5种目标药物标准品:布洛芬(IBP,纯度99%)、萘普生(NPX,纯度99%)、酮洛芬(KEP,纯度99%)、双氯芬酸(DFC,纯度97%)、氯贝酸(CA,纯度99%),回收率指示物涕丙酸(FEP,纯度98%)和丙酮、甲醇等色谱纯试剂,均购买自Sigma-aldrich公司;其它试剂均购买自上海国药集团,实验室用水为Millipore去离子水. 每分析12个样品,同时分析方法空白、基质加标、基质加标平行样和样品平行样等样品以进行质量控制.每个分析样品中均要加入回收率指示物(涕丙酸).水样中回收率指示物的回收率为82.7%~9