北京市城市污水雌激素活性的研究

采用重组酵母雌激素筛检法(YES法)对北京市3个城市污水处理厂工艺流程污水样品的雌激素活性进行了评价,并采用GC/MS分析了样品中8种内分泌干扰物(EDCs),以进一步阐明城市污水雌激素活性的变化.结果表明,污水处理厂能较好地降低污水雌激素活性,降低率为82.2%～97.0%,但出水仍具有一定的雌激素活性,雌二醇(E2)当量浓度(EEQ)为2.6～16.0 ng/L.GC/MS检测显示,污水处理厂并不能完全去除目标化合物,出水中平均浓度最低的是17α-E2,为13.5 ng/L,最高的是BPA,为106.4 ng/L;出水的雌激素活性主要来自类固醇雌激素.污水厂的出水排放具有潜在的环境风险,在污水处理过程中,应特别关注对类固醇雌激素的去除.     

某市河流中雌激素活性物质浓度及生态风险

采用固相萃取-衍生化-气相色谱质谱方法,研究了江苏省某城市河流中雌激素活性物质的浓度分布特征。研究发现,河水中的雌激素活性物质浓度处于ng/L水平,其中双酚A浓度为100~900 ng/L,雌酮和雌三醇浓度为ND~200 ng/L,辛基酚、17α-雌二醇和17β-雌二醇浓度为ND~20 ng/L。受纳未处理污水的河流中雌激素活性物质浓度高于其他河流的。生态风险评价结果表明,各种雌激素活性物质的生态风险顺序为雌酮>17α-雌二醇≈17β-雌二醇>雌三醇>双酚A、辛基酚和壬基酚。其中,雌酮的风险商约为1~64,约有20%~30%的样品17α-雌二醇和17β-雌二醇的风险商为1~20。因此,该城区河流中应优先控制雌酮、雌二醇等类固醇雌激素。     

精神活性物质在北京市某污水处理厂中的污染特征与生态风险

为了解污水处理厂对精神活性物质的去除特征及总出水对受纳水体的生态风险,采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法调查了北京市某污水处理厂中13种精神活性物质的浓度水平与负荷量变化,并运用RQ（risk quotient,风险熵）对总出水中精神活性物质进行风险评估.结果表明:①13种精神活性物质在总进水与总出水中均能检出,总质量浓度平均值分别为2 395.10和63.59 ng/L,其中ρ（EPH）（EPH表示麻黄碱）占比分别为93.9%和67.9%,其次为COD（可待因）与METH（甲基苯丙胺）.污水处理厂上游地表水中ρ（EPH）、ρ（METH）与ρ（KET）（KET为氯胺酮）均高于总出水及其下游地表水,说明上游沿河可能有新的污染源输入.②污水处理厂对NK（去甲氯胺酮）、BE（苯甲酰爱康宁）和MTD（美沙酮）均呈负去除,其他精神活性物质的去除主要发生在二级生物处理与三级处理（超滤膜与UV消毒）阶段.③污水处理厂服务区域内精神活性物质的周内负荷量存在一定波动,AMP（苯丙胺）、METH、MDA（3,4-亚甲二氧基苯丙胺）、MDMA（3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺）、KET与HER（海洛因）的负荷量均在周末升高.④污水处理厂总出水中精神活性物质的生态风险均较低（RQ < 0.10）.研究显示,污水处理厂不能完全去除污水中的精神活性物质,总出水中残留精神活性物质对受纳河流生态系统产生的长期混合效应不容忽视.      

典型医药活性物质在污水处理厂中的归趋及其风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法 (污泥样品先采用超声波萃取预处理方法提取) 检测分析了包括磺胺类、喹诺酮类、大环类酯类抗生素、心血管类、止痛剂类等8类医药活性物质在重庆某污水厂中的含量水平及其行为归趋.采用 EC/PNEC 综合评价体系评估环境中目标医药活性物质的生态风险,利用质量平衡分析的方法分析了其在水相及污泥相中的分布.结果表明,目标物质在水相中均可检出,其检出浓度在ng/L~μg/L,在污泥样品中可检测出18种目标物质,其浓度在ng/g (干重,下同).仅仅1.1%的目标物质被污泥吸附去除.污水处理厂初级处理及氯化消毒阶段对目标物质无明显去除效果,目标物质的去除主要发生在生物处理阶段,生物的降解或转化作用是目标物质的主要去除机制.EC/PNEC分析表明,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、氧氟沙星与脱水红霉素在污水处理厂出水及其污泥中综合评价因子均大于1,它们的存在可能对环境产生不同程度的危害.本研究结果表明,污水处理厂并不能完全去除水相中微量的医药物质,为防止排放导致的潜在生态风险,出水及污泥中活性医药物质需采取措施进行进一步的处理.     

典型医药活性物质在污水处理厂中的归趋及其风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法(污泥样品先采用超声波萃取预处理方法提取)检测分析了包括磺胺类、喹诺酮类、大环类酯类抗生素、心血管类、止痛剂类等8类医药活性物质在重庆某污水厂中的含量水平及其行为归趋.采用EC/PNEC综合评价体系评估环境中目标医药活性物质的生态风险,利用质量平衡分析的方法分析了其在水相及污泥相中的分布.结果表明,目标物质在水相中均可检出,其检出浓度在ng/L~μg/L,在污泥样品中可检测出18种目标物质,其浓度在ng/g(干重,下同).仅仅1.1%的目标物质被污泥吸附去除.污水处理厂初级处理及氯化消毒阶段对目标物质无明显去除效果,目标物质的去除主要发生在生物处理阶段,生物的降解或转化作用是目标物质的主要去除机制.EC/PNEC分析表明,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、氧氟沙星与脱水红霉素在污水处理厂出水及其污泥中综合评价因子均大于1,它们的存在可能对环境产生不同程度的危害.本研究结果表明,污水处理厂并不能完全去除水相中微量的医药物质,为防止排放导致的潜在生态风险,出水及污泥中活性医药物质需采取措施进行进一步的处理.     

进水CODCr负荷对MBR去除雌激素的影响

为了探究MBR进水COD_Cr负荷对雌激素去除的影响,设置了不同进水ρ(COD_Cr)下的3组MBR,检测其对E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)的去除效果,并通过污泥浓度、污泥粒径以及微生物数量分析,揭示MBR污泥特性对E1和EE2去除效果的影响. 结果表明,尽管进水ρ(COD_Cr)差异较大,但3组MBR均取得了较好的COD_Cr及NH₃-N去除效果. 出水ρ(SEs)(SEs为类固醇雌激素)随进水ρ(COD_Cr)的增加而降低,当初始ρ(SEs)均为50 μg/L时,进水ρ(COD_Cr)为93.00、295.27、504.40 mg/L的MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均分别为3.26、3.02、1.17 μg/L和4.76、4.46、2.64 μg/L. 随着初始ρ(SEs)的提高,出水中ρ(E1)、ρ(EE2)均有不同程度提高,当初始ρ(SEs)升至200 μg/L时,MBR出水中ρ(E1)、ρ(EE2)平均值分别为5.61、5.64、3.82 μg/L和8.14、7.87、6.57 μg/L. 相同条件下,MBR对E1的去除效果显著优于EE2.相关性分析表明,E1、EE2去除负荷均与COD_Cr去除负荷显著负相关,与NH₃-N去除负荷显著正相关(P<0.05),MBR中E1、EE2的去除是由有机物共代谢和硝化共代谢共同作用的结果,硝化过程与雌激素降解过程呈相似的环境条件要求.      

再生水无计划间接补充饮用水的雌激素健康风险

以城市污水为水源的再生水中含有一定量的雌激素类内分泌干扰物,其在无计划间接补充饮用水过程中存在潜在健康风险.针对再生水经河流补给湖库型水源地的典型场景,研究了再生水中雌酮、雌二醇、17α-乙炔基雌二醇、双酚A、壬基酚和辛基酚在水体中的变化规律,评价了雌激素的健康风险.结果表明,再生水(二级出水)中雌激素类物质的质量浓度多分布在0.1~100 ng·L-1水平;双酚A和壬基酚的浓度较高,可达到1~10μg·L-1水平.再生水间接补充饮用水过程中,雌激素的浓度受到上游来水稀释、河道湖库自然降解和饮用水处理工艺去除等作用的影响.雌酮、雌二醇、双酚A、壬基酚和辛基酚的非致癌风险较小,都低于规定值1.当湖库型水源地的水力停留时间大于30 d时,再生水中17α-乙炔基雌二醇对人体的非致癌风险值大多小于1;当停留时间小于10 d且再生水占饮用水比例达50%以上时,16%~47%样品的17α-乙炔基雌二醇的非致癌风险值大于1,其健康风险需优先关注.     

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.      

养殖场沼液中雌激素排放特征及去除效果研究

为探究典型奶牛养殖场沼液中类固醇雌激素的排放特征,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）分析方法,对重庆市某奶牛养殖场厌氧池和好氧池出水中类固醇雌激素进行夏、秋、冬3季连续监测.结果表明：类固醇雌激素（含雌酮;17α-雌二醇;17β-雌二醇;雌三醇;硫酸雌酮）在厌氧池和好氧池出水中总浓度分别在347.28~2117.65ng/L和10.75~1070.00ng/L之间,其中厌氧池出水以雌酮（E1）、17α-雌二醇（17α-E2）和17β-雌二醇（17β-E2）为主,好氧池出水以E1和17β-E2为主.研究显示：好氧处理对E1、17β-E2、17α-E2的平均去除率达85.70%、56.82%、57.32%,厌氧处理可有效去除硫酸雌酮（E1-3S）.在微生物作用下,厌氧和好氧处理均存在E1、17α-E2和17β-E2的相互转化,但雌三醇（E3）的低检出率则显示体系中雌激素转化为E3的比例较低.对雌激素活性（EEQ_95th）的评估显示厌氧-好氧处理后雌激素活性平均降低70.34%,但沼液的雌激素生态环境风险仍不可忽视,需持续观察及研究.     

头孢类抗生素残留检测方法及环境风险评估研究

基于固相萃取-超高效液相色谱/电喷雾离子源/三重四级杆串联质谱技术,建立了水中头孢唑林和头孢呋辛的测试方法.目标物的检出限分别为5 ng/L和2 ng/L.在0.5～50 μg/L范围内线性良好(r＞0.990).利用该技术,检测一污水处理厂的入口水、出口水和入河口的目标物残留,入口水的平均浓度分别为:34.3μg/L和27.7 μg/L,出口水的平均浓度分别为1.19 μg/L和1.27μg/L,入河口的平均浓度分别为0.11 μg/L和0.05 μg/L.风险商值法评估入河口中残留的头孢呋辛为高风险等级.     

利用化学分析和生物测试方法比较研究污染土壤中芳烃受体效应物质的积累

长期使用污水或再生水灌溉的潜在生态风险已经引起普遍关注,但是少有研究持久性有机有毒物质在土壤中积累所产生的慢性毒性.采用7-乙氧基-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)方法测试了北京郊区某再生水灌溉土壤中的芳烃受体效应物质,并用2,3,7,8-TCDD标定出相应的二英毒性当量(TEQ_bio).同时利用化学分析得到的土壤中16种多环芳烃(PAHs)的含量,根据文献报道毒性当量因子(TEF)换算成二英的毒性当量(TEQ_PAHs).分析生物测试的结果,发现灌溉土壤中芳烃受体     

重庆主城区流域邻苯二甲酸酯生态风险评价

以长江、嘉陵江重庆主城区段为研究水域,利用Agilent6890N气相色谱仪对丰水期该研究水域12个采样点水体中五种邻苯二甲酸酯（PAEs）含量进行测定,分析了PAEs在该区域水体中丰水期的分布特征并进行了生态安全评价。结果表明：丰水期水体中∑PAEs的浓度范围为0.87μg/L-55.66μg/L;DBP与DEHP为优先污染物,其浓度范围在0.15μg/L-28.32μg/L与0.26μg/L-26.29μg/L;按商值法对PAEs进行生态安全评价,DMP、DEP对该水域中水生动植物无生态风险,DBP和DEHP存在潜在低风险。     

Spatial-temporal distribution and potential ecological risk assessment of nonylphenol and octylphenol in riverine outlets of Pearl River Delta, China

The aquatic environments of the Pearl River Delta in Southern China are subjected to contamination with various industrial chemicals from local industries. In this paper, the occurrence, seasonal variation and spatial distribution of alkylphenol octylphenol （OP） and nonylphenol （NP） in fiver surface water and sediments in the runoff outlets of the Pearl River Delta were investigated. NP and OP were detected in all water and sediment samples and their mean concentrations in surface water during the dry season ranged from 810 to 3366 ng/L and 85.5 to 581 ng/L, respectively, and those in sediments ranged from 14.2 to 95.2 ng/g dw and 0.4 to 3.0 ng/g dw, respectively. In surface water, much higher concentrations were detected in the dry season than those in the wet season. In sediments, the concentrations in the dry season were also mostly higher. High concentrations of NP and OP were found in Humen outlet, likely due to high levels of domestic and industrial wastewater discharges. An ecological risk assessment with the use of hazard quotient （HQ） was also carried out and the HQvalues ranged from 3.6 × 10^-5 to 35 and 64% of samples gave a HQ 〉 1, indicating that the current levels of NP and OP pose a significant risk to the relevant aquatic organisms in the region.     

城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L)、种类增加(超过百种).产水中药物和个人护理品、工业化合物、内分泌干扰物和氧化副产物等多有检出(10^-3~2.5μg/L),应关注其长期暴露的健康风险.反渗透产水中占有机碳比例70%的有机物组分及其特征尚未完全掌握,亟需开展系统研究.新兴自由基氧化技术、新型光源利用技术等是反渗透产水超高标准处理技术的重要发展方向.     

壬基酚的环境生物地球化学研究进展及对新污染物管理的建议

近年来,我国大气环境、水环境和土壤环境质量得到一定的改善,“碧水蓝天”已经成为常态.但随着持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在环境中不断被检出,新污染物正逐步受到广泛的关注,壬基酚作为一种典型的内分泌干扰物也备受研究人员的关注.系统地概括了我国水体中壬基酚的环境行为和暴露水平,并基于风险商法和联合概率曲线法对壬基酚可能造成的生态风险进行了评估.结果表明,壬基酚对水生生物的毒性效应主要包括急性毒性、生长发育毒性、雌激素效应和繁殖毒性;壬基酚在我国主要流域水体中普遍存在,其浓度平均值在60～1 000 ng·L^-1,浓度最高值可达4 628 ng·L^-1;基于风险商法和联合概率曲线法的风险评估结果表明,壬基酚对我国主要流域里的水生生物均存在一定的风险.最后,总结了目前比较常用的壬基酚处理处置和风险管控技术,比较了国际上内分泌干扰物的监管方法,针对我国在新污染物环境管理中存在的问题,提出了针对性政策建议,研究结果可以为我国新污染物管理和管控提供参考.     

中国城市污水处理厂内分泌干扰物控制优先性分析

基于已报道的中国城市污水处理厂二级处理出水中内分泌干扰物的浓度,分别在以出水最大浓度为背景的极端情景和以出水中位浓度为背景的一般情景下,计算和分析了工业化学品、农药、天然雌激素、药物4类共32种内分泌干扰物的生态风险商和雌二醇当量浓度.结果表明,在极端情景下,分别有12种和9种物质具有生态风险和内分泌干扰性;其中,分别有6种和5种物质在一般情景下也具有生态风险和内分泌干扰性.在此基础上,通过评分和排序得出在中国城市污水处理厂应当优先控制的4种污染物为炔雌醇、雌酮、壬基酚、双酚A.     

Profile and removal of endocrine disrupting chemicals by using an ER/AR competitive ligand binding assay and chemical analyses

An estrogen receptor (ER)/androgen receptor (AR) ligand competitive binding assay (ER/AR-binding assay) and chemical analyses were used to evaluate the endocrine disrupting chemicals (EDCs) behavior of two municipal wastewater treatment plants (WWTPs) (K and S). In the influents, estrone (E1), androsterone (A), androstenedione (AD), BPA (bisphenol A), NP (nonylphenol) and daidzein (DZ) were detected in high amounts with subsequent 24 h-average concentrations of 350, 1000, 29, 1300, 3900, and 5700 ng/L in K-WWTP and of 310, 620, 59, 1600, 2600, and 8400 ng/L in S-WWTP. The estrogenic (androgenic) activity as 17 -estradiol (E2) equivalents (EEQ) or testosterone (Te) equivalents (TEQ) was consequently 620 ng E2/L (570 ng Te/L) and 580 ng E2/L (800 ng Te/L) for the two WWTPs. The removal e ciencies of the above mentioned sole target chemicals were 51%–100% for K-WWTP and 55.6%–100% for S-WWTP. The removal e ciencies of EEQ were about 73% for both WWTPs, while the removal e ciencies of TEQ were 62.1% for K-WWTP and 98.4% for S-WWTP. In addition, chemical-derived EEQ were about 1.2%–52.4% of those by ER-binding assay for K-WWTP and the corresponding ratios were 1.3%–83.3% for S-WWTP, while chemical derived TEQ were less than 3% of values measured by the AR-binding assay for both WWTPs.     

太湖流域宜溧河酚类内分泌干扰物的空间分布及风险评价

以NP(nonylphenol,壬基酚)、4-t-OP(4-t-octylphenol,辛基酚)和BPA(bisphenol A,双酚A)为目标物质,研究酚类EDCs(内分泌干扰物)在太湖流域宜溧河地表水体和悬浮物中的空间分布特征及风险评价. 结果表明,太湖流域宜溧河地表水体中ρ(NP)、ρ(4-t-OP)和ρ(BPA)分别为156.2～434.0、11.8～19.4和89.8～353.8 ng/L,悬浮物中w(NP)、w(4-t-OP)和w(BPA)分别为520.0～9 818.2、52.0～454.5和39.0～2 454.5 ng/g. 流域内生活及工业污水排放可能是宜溧河流域水体中酚类EDCs的主要来源,ρ(NP)与ρ(NO₃-)呈显著正相关(R=0.860,P<0.01). 宜溧河水系中酚类EDCs在水相-悬浮物相的有机碳标准分配系数为4.14～6.41,表明悬浮颗粒物的吸附是水体中EDCs迁移的一个重要途径. 研究区域中NP、4-t-OP和BPA的入湖量分别为506、57.9和297 kg/a. 风险评价结果表明,该地区部分河段ρ(EDCs)具有潜在的生态风险.      

城市污水再生利用化学污染物健康风险评价

随着城市污水回用工程增多,再生回用水的安全性问题日益受到人们的重视,回用水中化学污染物造成的人体健康风险计算评价成为要解决的重要问题,建立再生水回用造成的健康风险评价方法成为亟待解决的问题.在对城市污水中重金属检测结果的基础上,对常见的再生水回用途经,通过实例介绍了随机分析方法在健康风险评价中的应用.