城市污水处理厂及其受纳水体中5种典型PPCPs的赋存特征和生态风险

以5种药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)包括氯贝酸、酮洛芬、萘普生、双氯芬酸和布洛芬为目标物,初步研究了它们在上海某生活污水处理厂不同污水处理单元中的赋存特征和去除特性,探讨了污水处理厂受纳河流中5种PPCPs的分布情况,并对其在受纳水体中的生态风险进行了初步评估.结果表明,5种PPCPs在污水处理厂进水中均被检出,表明生活污水是污水处理厂中PPCPs的来源之一.5种PPCPs在整个污水处理工艺中不能全部去除,微生物转化/降解是主要降解机制.受纳污水河流中5种PPCPs的分布特征与污水处理厂出水中的相似,且排污口下游水体中目标物浓度普遍高于上游,反映出污水处理厂排放可能是其受纳水体中PPCPs的主要来源之一.初步风险评估结果表明,受纳水体中双氯芬酸存在高生态风险,而酮洛芬、萘普生、氯贝酸和布洛芬的生态风险相对较低.     

污水处理过程中典型PPCPs的污染特征及降解转化研究进展

药品和个人护理用品（PPCPs）是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将其有效去除, 通过微生物降解、光降解和臭氧氧化强化PPCPs去除的研究大多还处于实验室研究阶段,应用于实际污水处理时去除效果并不理想.因此,如何有效去除生活废水中的PPCPs是未来几年急需研究和解决的关键技术问题.通过综述典型PPCPs在污水处理厂的赋存状况、去除特性及其污泥吸附特性,探讨了污水处理过程中典型PPCPs在微生物、紫外光和臭氧作用下的降解转化行为,并基于当期研究不足,展望了污水中PPCPs去除及降解转化的研究方向:①实际生化处理对 PPCPs的去除特性调查研究;②生化处理过程中典型PPCPs微生物降解转化机制研究;③实际污水体系中紫外光/臭氧对典型PPCPs的降解转化机制研究;④微生物降解、光降解及臭氧氧化等去除污水中PPCPs的应用技术研究.研究结果可以为污水处理过程中典型PPCPs的污染治理提供参考.     

污水处理厂中红霉素抗药性基因的污染特征及选择性因子

采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)检测分析了上海某污水处理厂中12种不同药品和个人护理品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)的含量水平和分布特征,采用实时荧光定量PCR方法定量检测分析了7种红霉素抗药性基因(ERY-ARGs)在污水处理厂中的分布和丰度变化.结果表明,在污水处理厂中共检出5种PPCPs(包括磺胺甲唑、红霉素、四环素、卡马西平和三氯生),浓度范围分别为24.5~38.7、47.5~49.2、43.1~85.4、2.5~3.9和423.2~8 973.3ng·L-1.两段A/O生物处理工艺对三氯生具有较好的去除效果,但对其余4种PPCPs的去除效果较差.与此同时,目标ERY-ARGs在污水处理厂中均被检出,在原水中的丰度达9.28×103(erm A)~1.83×108(ere A)copies·L-1,虽然两段A/O工艺能够显著降低污水中的ERY-ARGs(1.19 log~3.97 log),但其在最终处理出水中的浓度仍然较高.通过相关性分析可知,ERY-ARGs与红霉素和三氯生之间均具有显著相关性(P<0.05),表明污水处理厂中红霉素对ERY-ARGs的产生和传播具有重要影响,而三氯生对ERY-ARGs可能存在交叉选择性作用.     

北京市污水处理厂出水中药物和个人护理品的季节变化及其生态风险评价

由于污水处理厂出水中含有微量有机污染物,这些污染物能够通过污水处理厂出水进入到水环境中,对生态系统和人体健康存在潜在的威胁.为探明污水处理厂出水中药物和个人护理品（Pharmaceutical and Personal Care Products,PPCPs）在不同季节中的浓度分布及生态风险情况,本研究于2019年的春季、夏季和秋季分别对北京市5座污水处理厂出水中PPCPs的赋存情况和浓度变化进行了调查分析,并对其进行了生态风险评价.结果表明：5座污水处理厂出水中PPCPs检出率为100%的化合物包括磺胺甲恶唑、克拉霉素、卡马西平、避蚊胺、美托洛尔、咖啡因、氧氟沙星和双氯芬酸;PPCPs在不同季节中表现出一定的浓度分布差异,其中磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、克拉霉素、吉非罗齐、苯扎贝特、氯贝酸、美托洛尔、普萘洛尔、卡马西平、甲氧苄啶、避蚊胺在春季出水中的浓度明显高于其在夏季和秋季出水中浓度,而双氯芬酸、甲芬那酸、氧氟沙星、诺氟沙星和咖啡因则在夏季出水中浓度要略高于其在春季和秋季出水中的浓度;通过对PPCPs的生态风险评价发现,避蚊胺在一个春季样品中为中风险污染物,在其他样品中均为低风险污染物,磺胺甲恶唑和美托洛尔的最大RQ值分别为0.09和0.08,接近中风险,其他PPCPs均为低风险污染物.     

城市污水处理厂及其受纳水体中典型PPCPs的分布特征及其生态风险评价

近年来,环境中的药品和个人护理产品(pharmaceuticals and personal care products, PPCPs)因对生态系统和人类健康可能造成持续威胁而日益受到人们的关注.以南京市某生活污水处理厂及其受纳水体为研究对象,探究了19种典型PPCPs在城市污水处理系统及其受纳水体中的赋存情况与浓度变化,并利用风险商(RQs)对目标PPCPs的生态风险以及利用急性毒性和拟雌激素效应浓度对整体生态风险情况进行了评估.结果表明双氯芬酸(351.42 ng·L^-1)和卡马西平(258.3 ng·L^-1)是CN污水处理厂出水中PPCPs污染的主要贡献者,雌三醇、双氯芬酸与克拉霉素是污水厂进水中的3种高风险物质,克拉霉素与罗红霉素是出水中的主要的风险物质.城市污水处理系统对大部分PPCPs有较好的去除效果,经过二级生化处理后,除三氯生外的目标PPCPs生态风险均有不同程度的降低,布洛芬由低风险降至无风险,卡马西平由中风险降至低风险或无风险,克拉霉素在冬季由高风险降至无风险,双氯芬酸在夏季由高风险降至中风险,其他PPCPs风险等级虽未下...     

大型城市污水处理厂处理工艺对微塑料的去除

污水处理厂出水是自然水体中微塑料(MPs)的重要来源.本文以上海市两个大型污水处理厂(WWTP)为研究对象,分析了进水及各处理工艺出水中MPs的数浓度、形态变化及相应的去除率差异,计算了MPs在污水处理厂的归趋.结果表明,WWTP1和WWTP2进水中MPs数浓度分别为(226. 27±83. 00)个·L-1和(171. 89±62. 98)个·L-1; WWTP1对MPs的去除效率为63. 25%,略大于WWTP2的处理效率(59. 84%);两个污水处理厂一级处理工艺对MPs的去除率占整个处理工艺的70%～80%.从污水处理厂的处理工艺来看,一级处理工艺和二级处理工艺分别将污水中(48. 10%±1. 62%)和(12. 97%±0. 05%)的MPs转移到污泥中.从整体来看,污水处理厂中的最终有(38. 82%±1. 55%)的MPs随出水进入到自然水体,剩余(61. 18%±1. 55%)的MPs进入到污泥中.本研究表明,上海市污水处理厂对MPs的去除率较低,即使在处理后依旧有大量的MPs随出水进入到自然水体,仍会对生态系统造成巨大的风险.本研究提供了平原河网地区大型城市污水处理厂MPs去除及归趋的基础数据,可为进一步的MPs去除工艺设计提供参考.     

高级氧化联合生物活性炭工艺深度净化污水中PPCPs研究进展

污水处理厂传统的二级生化处理对药品及个人护理用品(Pharmaceutical and Personal Care Products, PPCPs)等新兴污染物的去除率较低, PPCPs随出水排放会给生态环境带来较大的风险,并会经过生物富集最终危害到人体健康,因此需要通过进一步的深度净化以削减其风险.本文综述了常见PPCPs在污水处理系统的分布特征及生态风险,阐述了高级氧化工艺(Advanced oxidation processes, AOPs)、生物活性炭工艺(Biological activated carbon, BAC)以及高级氧化联合生物活性炭工艺(AOPs-BAC)深度净化PPCPs的净化原理,在此基础上,综述了AOPs-BAC工艺对污水中PPCPs的深度净化效果及主要影响因素,并探讨了AOPs-BAC工艺对污水中PPCPs的风险削减能力,为污水中PPCPs深度净化工艺的研发及PPCPs的生态风险控制提供了参考.     

污水处理厂中抗生素去除规律研究进展

人类大量使用的抗生素会随着人畜排泄物进入污水处理厂。然而,目前的污水处理厂主要以去除常规污染物为目的,难以有效去除抗生素,使得这些抗生素进入环境对人类健康产生严重危害。因此明确污水处理厂中抗生素的迁移转化规律及其影响因素对于保护环境以及人类健康具有重要作用。文章总结了国内外相关研究成果,对污水处理厂中几类主要抗生素的进出水浓度、迁移转化过程及其影响因素进行了综述。结果表明,常见抗生素在污水处理厂进水浓度由高到低为:四环素类磺胺类β-内酰胺类喹诺酮类大环内酯类;出水浓度由高到低为:四环素类磺胺类大环内酯类β-内酰胺类喹诺酮类。抗生素在污水处理厂中的去除过程主要有污泥吸附、生物降解、光解和水解。污水处理厂污泥龄、水力停留时间、温度、pH值、溶解氧浓度、金属离子、微生物群落及抗性基因组成和不同处理工艺对抗生素在污水处理厂中的去除均有影响。     

N-亚硝胺在不同处理工艺污水处理厂中的分布及其

以6种典型N-亚硝胺(NAs)为研究对象,基于质量浓度监测数据系统研究了它们在3种不同处理工艺的污水处理厂中的分布及其去除规律,并分析了它们在受纳河水中的污染概况及来源.结果表明,6种NAs在3种不同处理工艺污水处理厂各工艺段废水中普遍存在,其中主要污染物为NPIP、NDMA和NPYR,质量浓度水平为几十到几百ng·L-1. 3种不同处理工艺的污水处理厂都能对NAs起到一定的去除效果,其中改良A~2/O和A~2/O+MBR对NAs的去除效果较好,总体去除率分别为95%和63%,主要依靠生化阶段的微生物降解和转化.在过滤、MBR和消毒阶段,废水处理体系中NAs前驱物经一系列反应后会形成一定的NAs增量. 6种NAs在受纳河流的表层水中也频繁检出,主要污染物和污水处理厂进水中的主要污染物一致,仍然是MDMA、NPIP和NPYR.受纳河流中的NAs来源广泛而复杂,包括污水处理厂尾水排入、未经处理的生活污水和工业废水以及工业区地表径流等的汇入.因此,应该通过增强污水收集和处理能力、优化污水处理工艺等措施减少NAs向受纳河流的输入.     

土壤含水层处理出水的回用健康风险评价

通过土壤柱实验,研究了土壤含水层处理工艺对污水处理厂二级处理出水的处理效果。初步讨论了土壤含水层处理工艺对各种污染物的去除机理,并评价了不同回用途径再生水对人体的健康风险。研究结果表明:土壤含水层处理工艺能够有效去除二级处理出水中的有机物和重金属离子,对大肠菌和粪大肠菌的去除率大于99.9%。健康风险评价结果显示:再生水的健康风险主要来自致癌物质,终生致癌风险在10-6数量级,而非致癌物质的健康危害风险在10-9数量级。     

两种典型PPCPs在潜流人工湿地中的季节性去除效果及降解产物

药物及个人护理品（PPCPs）在地表水中的污染问题已引起了广泛关注,人工湿地（constructed wetlands,CWs）在PPCPs去除中具有突出优势,然而关于不同类型PPCPs在CWs去除中的相互作用研究得还较少.本研究选取两种常用且相对分子质量接近的典型PPCPs——广谱抗菌剂三氯生（TCS）和非甾体抗炎药物双氯芬酸（DCF）作为目标污染物,分析其在潜流人工湿地中的去除行为,并探讨不同季节和不同进水条件（TCS、DCF单独投加和二者复合投加）对两种污染物去除效果的影响.人工湿地系统的主要参数如下：上行流式潜流人工湿地,水力负荷为0.20 m·d^-1,水力停留时间为3 d,进水方式采用连续流进水.PPCPs初始进水浓度为TCS 80 μg·L^-1和DCF 25 μg·L^-1.结果表明,TCS和DCF在夏季平均去除率（分别为91.72%和85.86%）均显著高于冬季（分别为52.88%和32.47%）.独立样本t检验证实,不同进水条件（TCS、DCF两者单独投加和二者复合投加）下,TCS和DCF的去除效果无显著差异.同时,TCS和DCF的降解产物在不同进水系统中没有差异,其中TCS在不同系统中均未检测到代表性降解产物,DCF在不同系统中主要降解产物均为3,5-二氯苯甲酸和间二氯苯,两种典型PPCPs在微量（μg·L^-1）层级上无显著拮抗、竞争等相互作用.     

河道水旁路处理中试工艺中PPCPs的去除效果及机制

城市河道水中含有微量药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）,具有一定生态风险.本文系统考察了两种河道水旁路处理工艺（混凝沉淀-曝气生物滤池-超滤-臭氧和混凝沉淀-膜生物反应器-臭氧）对30种高检出PPCPs的去除效果,并通过沿程去除率调查和风险商模型分别评价了目标PPCPs的降解机制及整体生态风险的降低情况.结果表明,两种旁路处理工艺对各目标PPCPs均有较好去除效果;其中四环素类抗生素及咖啡因在生物段去除率超过90%,而磺胺类及氟喹诺酮类抗生素及其他药物仅在进水化学需氧量较高和较高水温条件下具有较好去除效果,但臭氧深度处理可对其进行有效削减;经全流程处理后各PPCPs累积去除率均可达92.5%以上.旁路处理可有效降低目标PPCPs生态风险,经处理后风险商值由原水的12.6降至总出水的0.2（风险阈值RQ_tot=1）,去除率达98.4%.     

某市再生水灌区水土环境中PPCPs污染特征分析

为初步了解再生水灌区土壤环境中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征,识别灌区地下水中PPCPs的主要来源,对某市东南郊Y灌区内的淸灌区、再生水灌区以及湿地三种类型的场地进行了精细剖面钻探工作,采集不同深度土壤、灌区地表水及成井地下水样品,分别对其进行了常规指标和15种PPCPs浓度的测试.结果表明,不同场地土壤中PPCPs含量分布存在差异,土壤剖面中PPCPs含量总体表现为再生水灌区 > 清灌区 > 湿地.土壤中PPCPs总浓度平均值为15.6μg/kg,主要以卡马西平CBZ、苯扎贝特BF、吉非罗齐GF、氯霉素CP、吲哚美辛IM为主.灌区地表水中PPCPs总含量明显高于地下水,总浓度平均值分别为272.5ng/L和63.5ng/L,且地表水中,PPCPs含量呈现沿程递减现象.利用Multi-cell基本原理并结合推流的概念刻画PPCPs从地表穿透土壤包气带进入地下水的垂向输移过程,计算结果显示除卡马西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA外,其余9种PPCPs计算值和地下水中的实测值吻合良好,初步证实再生水是灌区地下水中PPCPs的主要来源.     

MBR去除水中新型微污染物PPCPs的效果及影响因素

结合MBR和新型微污染物药品和个人护理用品(PPCPs)的特性,论述了MBR对水中PPCPs的去除效果,并分析其处理过程中的主要影响因素,以期为进一步的研究应用提供理论基础及参考。     

三亚市水体中PPCPs的污染水平、分布特征及生态风险评价

环境中药物和个人护理用品（PPCPs）污染已引起全球性的关注,为了解热带滨海旅游城市三亚市的河流及主要海湾中PPCPs的污染水平、空间分布特征及其潜在环境风险,采用固相萃取和高效液相色谱串联质谱测定了三亚市主要河流和海湾中的11种典型PPCPs类物质.结果表明,由于三亚市在冬季和夏季接待旅游人数和降雨量的季节性变化,以及在冬季大量涌入以老年人为主的"候鸟"人口,使得三亚市主要河流中PPCPs浓度的季节性差异显著.冬季11种PPCPs检出率为100%,咖啡因（CFI）检出浓度最高为1449.10 ng·L^-1,其次为美托洛尔（MTP）检出浓度最高为427.06 ng·L^-1和罗红霉素（RTM）检出浓度最高为311.59 ng·L^-1;夏季除磺胺甲唑（SMX）、磺胺噻唑（STZ）、泰乐菌素（TYL）、MTP和卡马西平（CBZ）的检出率在87.5%~93.75%,其余检出率为100%,CFI、MTP、RTM、红霉素（ETM）和氧氟沙星（OFL）浓度较高.主要海湾近岸海水中11种PPCPs均有检出,其中SMX、MTP和CBZ的检出率分别为85.7%、57.1%和71.4%,其余PPCPs检出率均为100%.CFI检出浓度最高,最大浓度为220.78 ng·L^-1.运用风险商值模型（RQ）评价11种PPCPs在三亚市河流生态环境中的潜在风险,发现冬季STZ在月川桥采样点和RTM在凤凰路采样点,由于附近的医院以及污水处理厂出水排入,RQ值均>l,对水体的生态环境存在高风险.在夏季STZ在三亚大桥采样点、RTM在红沙码头采样点的RQ值介于0.1~1之间,对水体的生态环境具有潜在的中风险.     

典型药物及个人护理品在黄东海海域水体中的检测、分布规律及其风险评估

目前对沿海地区存在的药物及个人护理品(PPCPs)的了解十分有限,建立能同时精确检测海水样品中多种PPCPs的方法至关重要.本研究选取非甾体类消炎药、抗生素、脂质调节剂和兴奋剂等类别的9种PPCPs作为检测对象,建立固相萃取-高效液相色谱-质谱联用方法(SPE-HPLC-MS),确定了固相萃取柱的填料、洗脱液组成及用量等最佳实验条件.结果表明,萃取柱为CNW HLB,洗脱液为甲醇∶乙腈(1∶1,体积比),洗脱液体积为6 m L,水样pH为7,流速为5 m L·min~(-1),螯合剂EDTA-Na_2添加量为1 g,且浓缩倍数为500倍时,萃取效果最佳.9种PPCPs的线性回归方程均具有良好线性,相关性系数均大于0. 999,回收率在82%～106%之间,相对标准偏差在1. 6%～14%之间,检出限在0. 01～2 ng·L~(-1)之间,满足海水中痕量分析的要求.于2018年夏季对黄东海表层水体中PPCPs的分布特性、来源和分布规律进行研究.9种PPCPs均被检出,主要污染物是NAP、IBU、GEM、CAF和ASA.在空间分布上,PPCPs浓度整体呈现河口近岸高,远海海域较低的趋势,黄海海域中PPCPs浓度高于东海,这与黄海海域污染源多、其水交换能力与东海相比较弱有关.主成分分析结果显示,表层海水中的PPCPs浓度与盐度和pH之间具有负相关性,与叶绿素a具有一定正相关性,表明PPCPs的主要来源为陆源输入.运用风险熵值法对该海域的PPCPs进行环境风险评估,9种PPCPs的RQ均小于1,其中IBU和NAP的RQ大于0. 1,可能对该海域产生中度风险危害,其余PPCPs的RQ均小于0. 1,表明其目前对黄海及东海海域基本没有危害.     

河南省地表水源中PPCPs分布及生态风险评价

新兴污染物药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）在水环境中的赋存会对水生生物产生不良影响,饮水水源地PPCPs的存在更可能对人类健康造成危害.对河南省5个代表性饮用水水源中PPCPs的污染赋存进行了采样调查,并进行了相关的溯源分析和生态风险评价.结果表明,20种PPCPs在采样点检出累积浓度范围为24.2~317.6 ng·L^-1.其中,咖啡因（CFI）最高浓度达186.4 ng·L^-1,其次为磺胺甲噁唑（SMX）和氧氟沙星（OFC）,最高检出浓度分别为70.8 ng·L^-1和24.2 ng·L^-1.黑岗口水源地PPCPs污染水平高于其他水源地.通过不稳定化合物CFI与稳定化合物卡马西平（CBZ）浓度比值分析了PPCPs来源,水源地上游水体受污水排污污染以及水源地周边分散式生活污水面源污染可能是污染物主要来源.风险商（RQ）计算结果表明,各水源地检出的PPCPs对藻类呈现出中等到高风险,对无脊椎动物和鱼类呈现出低风险到中等风险,需要对相关的污染控制引起重视.     

超滤膜负载UiO-66@Fe3O4@UiO-66强化PPCPs去除和膜污染控制

本研究通过聚偏氟乙烯（PVDF）膜内负载具有协同吸附和催化作用的金属有机骨架（MOFs）,吸附去除水中药品及个人护理品（PPCPs）,并且达到膜滤过程中多功能材料吸附能力再生和膜污染控制的双重目的.在膜吸附方面,共混基质膜（MMMs）内MOFs材料UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66能够有效吸附以水杨酸（SA）和邻-苯二甲酸二甲酯（DMP）为模板化合物的两种常见PPCPs.在膜催化再生方面,UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66中的Fe₃O₄能够催化H₂O₂生成强氧化性的羟基自由基（HO·）,实现对MOFs/PVDF膜吸附能力再生和膜内污染控制的耦合.结果表明,pH=7±0.1条件下,10% MOFs/PVDF膜对0.1 mmol·L^-1 SA和DMP吸附去除率最高,它们的去除率可分别达到64.2%和46.1%.除此之外,膜内UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66催化5 mmol·L^-1 H₂O₂,能够使膜通量和膜吸附性能恢复率分别达到91.8%和94.2%.实验设计的这种负载多功能MOFs共混基质膜的特点是它对膜吸附能力再生和膜污染控制过程的耦合.这为生化尾水深度净化过程中PPCPs去除和膜抗污染性能改善提供了新的思路.