常州市水环境中精神活性物质污染特征与生态风险

为评估精神活性物质(psychoactive substances,PSs)在常州市水环境中的污染特征、潜在来源及生态风险,利用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)方法,检测了地表水(湖泊、河流及饮用水源水)中13种典型PSs的污染水平和分布特征. 结果表明:常州市湖泊、河流及饮用水源水三类地表水中甲基苯丙胺(methamphetamine,METH)、苯丙胺(amphetamine,AMP)、3,4-亚甲基二氧基苯丙胺(3,4-methylenedioxy amphetamine,MDA)、海洛因(heroin,HR)、氯胺酮(ketamine,KET)、美沙酮(methadone,MET)及麻黄碱(ephedrine,EPH)均有不同程度检出. ∑PSs (13种典型PSs)的检出浓度范围为0.67~39.03 ng/L,其中在河流中的检出频率和浓度较高,EPH (0.23~21.98 ng/L)和METH (nd~8.47 ng/L)是检出浓度和频率较高的单体目标物. 采用主成分分析对PSs的来源进行解析,发现医院、生活污水的直接排放以及污水处理厂出水可能是常州水体中PSs的主要来源. 对常州市水环境中PSs进行生态风险评估,发现新浮山水库及长荡湖中MET对水生生物具有低风险〔0.01相似文献   

北京市城市河流中精神活性物质的污染水平及环境风险

为评价北京市城市河流地表水体中5种精神活性物质〔METH(甲基苯丙胺)、AMP(苯丙胺)、KET(氯胺酮)、EPH(麻黄碱)和HA(羟亚胺)〕的环境风险,通过对固相萃取柱(Oasis HLB、Oasis MCX、Oasis WAX和Oasis PRiME HLB)类型、水样酸化、洗脱剂类型及体积等条件的确定,建立了同时测定水环境中精神活性物质的固相萃取-液相色谱-质谱(SPE-LC-MS/MS)联用方法,并对北京市城市河流地表水体中5种精神活性物质的质量浓度水平进行了调查,采用RQ(风险熵)法进行了风险评价. 结果表明,在水样未酸化条件下,Oasis MCX柱对精神活性物质的回收率最高,使用含5%(V/V)氨水的甲醇作为洗脱液,5种精神活性物质的回收率可以达到81.8%~91.1%. 地表水水体基质加标结果表明,5种精神活性物质的加标回收率均大于75.5%,相对标准偏差均小于10.0%. 方法检出限为0.30~0.80 ng/L,定量限为1.00~2.68 ng/L. 北京市7条城市河流中5种精神活性物质的质量浓度在1.00~99.51 ng/L之间. EPH在所有采样点均被检出且质量浓度较高,ρ(EPH)平均值为22.79 ng/L;ρ(AMP)相对较低,在1.54~11.23 ng/L之间,但AMP检出率为97.06%;ρ(METH)较高,平均值为14.63 ng/L,最高值(99.51 ng/L)出现在坝河. 研究显示,北京市地表水中5种精神活性物质的RQ均小于0.1,表明其可能的环境风险较低,但由于精神活性物质本身具有生物活性,它们对城市河流水生生态系统产生的潜在危害不容忽视.      

北京市水环境中精神活性物质污染特征

为评价北京市水环境中精神活性物质的污染水平和生态环境风险,利用高效液相色谱-质谱联用法检测了该地区地表水和地下水中6种典型精神活性物质[甲基苯丙胺(METH)、苯丙胺(AMP)、氯胺酮(KET)、麻黄碱(EPH)、甲卡西酮(MC)和羟亚胺(HY)]的质量浓度.结果表明,北京市地表水中共检测出3种目标药物,其质量浓度范围为低于检出限n.d.~70.9ng·L~(-1).EPH的检出频率和质量浓度平均值最高,分别为42%和10.1 ng·L~(-1);其次为METH,检出频率为25%,质量浓度平均值为1.8 ng·L~(-1).地下水样品中只检测到了AMP,检出频率21%,质量浓度水平在n.d.~2.2 ng·L~(-1)之间.与国内外其他研究相比,北京市水环境中精神活性物质的污染浓度总体处于较低水平.METH和EPH浓度最高值均出现在北京市第二大排污河和南城主要污灌渠凉水河.风险评估结果显示,北京市地表水中6种目标药物的风险熵值均小于0.10,表明存在较低的环境风险,但考虑到精神活性物质具有较强的生物活性,它们对水生生态系统的长期和综合风险值得关注.     

贵阳市污水处理厂中典型抗生素的污染水平及生态风险

为了解贵阳市污水处理厂对进水中典型抗生素的去除情况及污水处理厂出水对受纳水体中水生生物的影响,对贵阳市两座污水处理厂进出水及受纳水体中9种典型抗生素进行调查.结果表明,污水处理厂进出水中抗生素均有不同程度检出,进出水中抗生素的浓度范围在ND～835. 60 ng·L~(-1)和ND～286. 60 ng·L~(-1)之间,其中氧氟沙星(OFX)浓度最高,进水分别为835. 60 ng·L~(-1)和539. 00 ng·L~(-1),出水分别为11. 74 ng·L~(-1)和286. 60 ng·L~(-1).污水处理厂对抗生素的去除率为-42. 29%～100%,其中四环素(TC)被完全去除.进出水中抗生素的浓度与国内外其它地区污水处理厂相比处于较低水平.通过对受纳水体中抗生素的检测分析发现,受纳水体中OFX的浓度最高,污水处理厂出水是受纳水体中抗生素的来源之一.通过生态风险评估也发现OFX对受纳水体中水生生物存在高风险(RQ 1).     

北京某污水处理厂及受纳水体中典型有机磷酸酯的污染特征和风险评估

有机磷酸酯(organophosphate esters, OPEs)在环境中普遍存在,对生态系统和人体健康构成潜在的风险.在优化固相萃取(SPE)前处理方法的基上,建立了超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)测定水体中8种OPEs的检测方法.实验对比了不同SPE小柱、不同洗脱液和不同洗脱液体积对8种目标化合物的回收率.结果发现,使用ENVI-18柱富集OPEs,用8 mL含25%(体积分数)二氯甲烷的乙腈洗脱,目标化合物加标回收率在92.5%～102.2%.不同基质样品加标回收率为88.5%～116.1%,RSD为1.7%～9.9%.对北京某污水处理厂不同工艺和污水受纳河流水体上下游连续6 d取样检测,污水厂出水中OPEs的浓度范围为85.9～235.4 ng·L~(-1),受纳河流下游的6 d OPEs平均浓度为130.3 ng·L~(-1),高于上游来水中浓度(119.4 ng·L~(-1)),但低于污水处理厂出水平均总浓度(162.5 ng·L~(-1)).结果表明,污水处理厂不能完全去除OPEs,对磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)存在负去除现象,对其它OPEs的去除率在14.1%～84.9%之间,污水处理厂对总∑OPEs去除率为50.0%.污水处理厂出水中磷酸三苯酯(TPhP)存在中等风险(RQ0.10),其他有机磷酸酯的环境风险较低(RQ0.10),但其长期混合作用对受纳河流生态系统产生的生态危害不容忽视.     

桂林市污水处理厂总有机碳调查与研究

水中总有机碳(TOC)含量反映了水体中有机物污染的程度.调查桂林市污水处理厂进水、出水、受纳水体中TOC的含量.实验结果表明污水处理厂污水TOC去除率为73.9％～91.6％;老城区和新开发区污水处理厂排水TOC含量无明显差异,但高于人口较少的西面污水处理厂排放浓度;受纳水体有机物污染程度人口密度区域＞人口较少区域.受纳水体TOC质量浓度上游500m＞下游500m.     

兰州市污水处理厂中典型抗生素的污染特征研究

以9种磺胺类、4种氟喹诺酮类以及1种氯霉素为目标物,调查研究了它们在兰州市两个生活污水处理厂中的含量水平和去除特性,初步评估了其在受纳水体中的环境风险.结果表明:污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出,浓度差别较大,进水中抗生素浓度在nd~55.25μg·L~(-1)之间,出水中浓度在nd~9.78μg·L~(-1)之间,脱水污泥中抗生素的平均浓度高于活性污泥;抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%,生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制;污水处理厂排水增加了受纳水体中抗生素的浓度,是受纳水体中抗生素的来源之一,环境中低浓度、多种抗生素长期残留,存在较大的潜在风险.     

污水处理厂中微塑料的去除效能与全流程分析——以北京某下沉式三级污水处理厂为例

污水处理厂排放是微塑料进入自然环境的重要途径之一,本研究对北京某下沉式三级污水处理厂八个工艺单元中微塑料的赋存特征和去除效能进行全流程分析.研究表明该厂赋存微塑料主要形态为纤维,主要成分为聚丙烯、聚酯和聚乙烯,尺寸≤500μm的微塑料影响最为显著.该厂对微塑料的整体去除率为91.7%,主要依靠沉淀和截留过滤去除.双层平流沉淀池（二沉池）的去除效能最高,而生化处理单元没有明显去除效果.整体上,微塑料呈现从污水向污泥迁移的趋势.该厂最终出水中微塑料浓度为1.3n/L,成分为聚酯纤维,出水排放没有引起周边受纳水体中微塑料浓度升高,但干扰了下游地表水体中微塑料的成分,深度处理单元是降低受纳水体微塑料污染风险的重要保障.     

污水处理厂出水中雌激素活性物质浓度与生态风险水平

再生水在环境和景观水体利用中,由微量有毒有害污染物,特别是内分泌干扰物引起的长期生态风险备受关注. 以再生水生态风险控制为目的,对城市污水处理厂出水(再生水)中雌激素活性物质浓度分布情况进行了研究,归纳了8种雌激素活性物质的出水浓度水平,比较分析了各物质的雌激素活性和生态风险. 结果表明:8种物质的质量浓度分布在ng/L～μg/L,其中ρ(类固醇)最低,为nd～50 ng/L;ρ(酚类)及ρ(酞酸酯类)主要在μg/L水平,个别高达40 μg/L. 雌激素活性分析和生态风险评价结果表明,污水处理厂出水(再生水)中3类雌激素活性物质的雌激素活性和生态风险顺序均为类固醇物质＞酚类物质＞酞酸酯类物质. 城市污水再生处理厂应优先控制乙炔基雌二醇(EE2)、雌酮(E1)和雌三醇(E3)等3种雌激素活性物质.      

南京城市污水处理厂中微塑料的赋存特征

以南京市某污水处理厂及下游入江口作为研究对象,对其中微塑料的赋存特征进行研究.结果表明,污水处理厂进水中微塑料以尼龙材质为主（71.43%）,颜色以黑色为主（54.76%）,形状以纤维状为主（38.10%）,尺寸以50~500μm为主（69.05%）,丰度为4.2n/L（个/L）,二级处理后污水中微塑料丰度为1.6n/L,出水微塑料丰度为0.9n/L,污水处理厂处理工艺对微塑料的去除效率为78.57%.入江口处污染负荷指数为50.99,处于较低水平,由于污水处理厂出水持续排入,微塑料造成的生态风险仍不可忽视.本文研究结果为改进污水处理厂中微塑料去除工艺设计提供了基础数据.     

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.     

应用FCM-qPCR方法定量检测水中常见病原体

以往对水体病原体的研究主要是通过监测粪大肠杆菌作为指示,然而研究表明粪大肠杆菌与水中病毒和细菌病原体呈现出较差的相关性.因此,选取水中典型病原体并对其进行定量检测是当前需要解决的技术问题.为此本研究建立了流式细胞术和定量PCR联合使用方法,用于快速获取水环境中总病毒、细菌以及几种典型病原体(大肠杆菌、军团菌、腺病毒、贾第虫和隐孢子虫等)的浓度水平,并将该方法应用到污水处理厂进出水及受纳河流上下游的病原体检测中.结果表明,该污水处理厂对总细菌和总病毒以及几种典型病原体都具有较高的去除率(93%);污水处理厂排水对受纳水体病原体浓度水平基本没有负面影响.研究为评估污水处理厂处理效果及排水对受纳水体的生态影响提供了技术支持.     

北京水环境中氯胺酮和去甲氯胺酮的浓度水平

利用高效液相色谱-串联质谱联用仪(HPLC-MS/MS)测定了北京市生活污水和自然水体中氯胺酮及其代谢产物去甲氯胺酮的浓度水平.样品采自北京市区内全部13家污水处理厂和流经北京市的四条河流.结果表明,氯胺酮和去甲氯胺酮在北京13家污水处理厂的进水浓度均值范围分别为MQL(method quantification limit,方法定量限)~(19.5±5.1)ng·L~(-1)和MQL~(6.2±2.1)ng·L~(-1),由此计算的负载量均值范围分别为(0.1±0.0)~(8.6±2.4)mg·(1 000人·d)-1和(0.3±0.1)~(3.2±1.1)mg·(1 000人·d)-1.经污水处理厂处理后,氯胺酮和去甲氯胺酮的去除率较低,甚至出现负值.氯胺酮在地表水中被广泛检出,浓度范围为MQL~17.8 ng·L~(-1);去甲氯胺酮在4条河流中的检出浓度均低于MQL.在通惠河中氯胺酮的检出浓度较大多数污水处理厂进水中的浓度高,说明沿河可能有氯胺酮的直接倾倒或排放.     

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.     

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%.     

Identifying the major fluorescent components responsible for ultrafiltration membrane fouling in different water sources

Three-dimensional fluorescence excitation–emission matrix(EEM) coupled with parallel factor analysis(PARAFAC) was performed for a total of 18 water samples taken from three water sources(two lakes and one wastewater treatment plant(WWTP) secondary effluent),with the purpose of identifying the major ultrafiltration(UF) membrane foulants in different water sources. Three fluorescent components(C1, C2 and C3) were identified,which represented terrestrially derived humic-like substances(C1), microbially derived humic-like substances(C2), and protein-like substances(C3). The correlations between the different fluorescent components and UF membrane fouling were analyzed. It was shown that for the WWTP secondary effluent, all three components(C1, C2 and C3) made a considerable contribution to the irreversible and total fouling of the UF membrane.However, for the two lakes, only the C3 exhibited a strong correlation with membrane fouling, indicating that the protein-like substances were the major membrane foulants in the lake waters. Significant attachment of C1, C2 and C3 to the UF membrane was also confirmed by mass balance analyses for the WWTP secondary effluent; while the attachment of C1 and C2 was shown to be negligible for the two lakes. The results may provide basic formation for developing suitable fouling control strategies for sustainable UF processes.     

Degradation of dissolved organic matter in effluent of municipal wastewater plant by a combined tidal and subsurface flow constructed wetland

Dissolved organic matter (DOM) is an important constituent of wastewater treatment plant (WWTP) effluent. A novel combined tidal and subsurface flow constructed wetland (TF-SSF-CW) of 90 L was constructed for a ten-month trial of advanced treatment of the WWTP effluent. Excitation emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy, parallel factor (PARAFAC) analysis and a two end-member mixing model were employed to characterize the composition and removal process of the effluent DOM (EfOM) from the WWTP. The results showed that the TF-SSF-CW performed an efficient EfOM removal with dissolved organic carbon (DOC) removal rate of 88% and dissolved organic nitrogen (DON) removal rate of 91%. Further analysis demonstrated that the EfOM consisted mainly of two protein moieties and two humic-like groups; protein moieties (76%) constituted the main content of EfOM in raw water and humic-like groups (57%) became the dominating contributor after treatment. The EfOM from the WWTP was mainly of aquatic bacterial origin and evolved to a higher proportion of terrigenous origin with higher humification in the TF-SSF-CW effluent. A common controlling treatment-related factor for determining the concentrations of the same kind of substances (protein groups or humic-like groups) was revealed to exist, and the ratio of removal rates between the same substances in treatment was calculated. Our study demonstrates that the TF-SSF-CW can be a novel and effective treatment method for the EfOM from WWTPs, and is helpful for understanding of the character of EfOM in wetland treatment.