饮用水源中不同粒径颗粒物吸附抗生素特征研究

天然水体中存在大量的细小颗粒,它们往往与污染物相互作用并成为其载体,在饮用水传统处理工艺中亦不能被很好去除,进而随水厂出水进入人体,对人体健康造成潜在威胁.抗生素在饮用水源中的固、液相分配规律以及不同粒径颗粒对抗生素的吸附能力及影响因素亟待研究.实验利用微波萃取(MAE)和高效液相色谱与质谱联用(HPLC-MS/MS)的方法分别对颗粒物上吸附的抗生素进行了前处理和测定,进而分析了饮用水源颗粒物对4种典型抗生素的吸附特征.连续吸附平衡实验在360 min达到平衡,平衡时抗生素有32%~44%分布在颗粒上;除青霉素外,粒径0.05~1μm小颗粒的吸附量又占颗粒总吸附量的56%~70%.同时p H是影响饮用水源中颗粒吸附抗生素的重要因素,无论对于所有颗粒还是0.05~1μm的小颗粒,其吸附能力的最大值均出现在中性条件(p H=7)下.     

黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附特征

研究了黄河入河沙漠颗粒物在天然水(河水和海水)中对磷酸盐的吸附行为,用改进的Langmuir和Freundlich等温吸附模型对实验数据进行了拟合.结果表明,①改进的Langmuir等温吸附模型更适用于描述黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附特征,其物理意义更明确,得到的拟合参数更合理;②颗粒物对磷的最大吸附容量Qmax变化范围为41.322～357.143mg.kg-1,其中居延海颗粒物Y2的Qmax最大.Qmax与颗粒物(Y1～Y5)的有机质有着极显著的正相关关系;③除巴丹吉林沙漠颗粒物Y1外,颗粒物的临界磷平衡浓度EPC0值均大于其相应水体的磷浓度.Y1在黄河水中吸附磷的EPC0小于相应水体的磷浓度0.0100.053 mg.L-1,而在渤海海水中却大于相应水体的磷浓度0.1090.074 mg.L-1,表明Y1吸附了黄河水中的磷,进入渤海后Y1原有吸附可交换态磷NAP转移到海水中.其它颗粒物与相应水体进行磷交换的过程中存在着解吸磷的现象,具有向相应水体释放磷的能力;④黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附等温线是过溶液浓度轴0.00的交叉型等温线,这种新型交叉型吸附-解吸模型较好地解释了其吸附特征和天然粒子的双重性作用.     

四种典型抗生素在饮用水源中不同粒径颗粒上的竞争吸附研究

水体中的颗粒物作为载体,会吸附重金属、抗生素等污染物质,在饮用水传统处理工艺下难以有效去除,成为饮用水中的一大安全隐患.本文利用微波萃取(MAE)和高效液相色谱与质谱联用(HPLC-MS/MS)方法分别对颗粒物上吸附的抗生素进行了前处理和测定,分析了饮用水源水中的颗粒物对4种典型抗生素的竞争吸附特性.研究表明,水体颗粒物吸附单一抗生素达到吸附平衡时,小颗粒和大颗粒上的吸附位点均未达到饱和.抗生素的结构对其在颗粒物上的吸附有重要影响,4种抗生素的两两竞争吸附结果显示,罗红霉素(ROX)、青霉素G(PG)的竞争能力最强,甲氧苄啶(TMP)次之,萘啶酸(NAL)的竞争能力最弱.     

沸石的活化及其对水中氨氮的吸附

对天然沸石进行了盐活化、盐加酸活化、盐加碱活化、热活化和热活化后加盐二次活化的处理,分别考察了活化后沸石对氨氮的吸附性能,并进行了等温吸附、解吸试验以及对经SBR-氧化处理后焦化废水的吸附试验.结果表明,沸石在100℃下经0.3 mol·L-1NaCl活化后,对氨氮的吸附效果最佳;当活化沸石投加量为10 g·L-1、接触时间为40 min时,氨氮去除率可达88.08%,比未活化条件下的47.35%提高了40.73%.沸石投加量、废水的pH和接触时间对活化沸石吸附氨氮都存在一定的影响.活化沸石对氨氯废水的吸附等温线可用Freundlich方程拟合.吸附氨氮后的沸石经1.5 mol·L-1的NaCl溶液再生4 h,解吸率可达到89.30%.活化沸石用于经SBR-氯化处理后焦化废水的吸附试验,当活化沸石投加量为120 g·L-1时,其氨氮可从219.18 mg·L-1降到4.8 mg·L-1去除率达到97.81%;活化沸石吸附焦化废水的吸附等温线可用Freundlich方程和Langmuir方程来描述.     

铊在河流沉积物上的吸附解吸行为研究

水体环境条件的改变直接影响铊在水体沉积物的吸附解吸行为,进而影响到铊在水环境中的迁移、转化途径.本实验采用北京市凉水河(L8)及其沿岸的藕田(L6)沉积物作为研究对象,研究了Tl(Ⅰ)在沉积物上的吸附特征及pH对其吸附过程的影响,并考察了以沉积物浸出液和背景电解质作为解吸体系时,Tl(Ⅰ)自沉积物上解吸的变化情况.研究结果表明:①两种沉积物对铊的吸附速度较快,初始的5 min内,沉积物对铊的吸附量达到最大吸附量的90％ (L6)和80％(L8)以上,12h基本达到吸附平衡.②沉积物L6和L8对Tl(I)吸附量均随着初始浓度的升高而增大,但是L6的吸附量明显高于L8.两种沉积物对铊的吸附等温线用Freundlich方程和Langmuir方程拟合均得到较好的拟合结果,在分析吸附解吸机理时,Langmuir方程更能说明其物理化学意义.③pH对铊在沉积物上的吸附影响较大,随着体系pH的增大,吸附量逐渐增大.④沉积物浸出液的高效体积排阻色谱和三维荧光表征结果表明沉积物浸出液中主要以类蛋白和腐殖酸类物质为主,荧光强度集中在1100 ～1550之间.用沉积物浸出液代替背景电解质作为解吸体系时,解吸量增加了2.232 mg·kg-1(L6)和1.494 mg·kg-1(L8)(C0 =0.33 mg·L-1),铊更易从沉积物浸出液的环境下解吸下来,进入水体.     

上海滴水湖周边土壤和沉积物对磷的吸附特征

采集滴水湖沉积物及其引水河与排水河沉积物、湿地沉积物以及周边农田土壤进行磷的等温吸附实验,探讨不同来源物质对磷吸附特性的差异.结果表明,滴水湖沉积物的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值)为0.11~0.63 mg·L-1,高于其他来源土壤和沉积物,更容易向上覆水体释放磷.Langmuir模型和Freundlich模型对磷的等温吸附都有较高的拟合程度.由Langmuir模型计算的最大吸附量(Qm)表明,不同来源土壤和沉积物对磷的吸附能力由高到低为河流沉积物(1 003.05~2 977.65 mg·kg-1)>滴水湖沉积物(669.77~1 717.94 mg·kg-1)>湿地沉积物(368.60~1 145.51 mg·kg-1)>农田土壤(441.36~702.30 mg·kg-1).这表明农田土壤对磷的吸附能力最弱,当过量使用化肥时,农田会成为滴水湖磷的源.     

浙闽沿岸海域总溶解态无机锑的分布及影响因素研究

作为一种具有潜在致癌性的有毒稀有元素,锑已经广泛地存在于水体中并显现出较为严重的环境问题,引起科学界的广泛关注.利用氢化物发生原子荧光光谱法测定2008年5月浙闽沿岸海域水样中总溶解态无机锑(TDISb)的含量.结果表明,浙闽沿岸海域表、底层TDISb浓度的变化范围分别是0.68~5.64 nmol·L-1和0.71~5.25 nmol·L-1,平均含量分别为2.25、1.79 nmol·L-1,低于我国地表水环境质量标准和世界卫生组织规定的饮用水水质标准(约41.08 nmol·L-1).总溶解态无机锑表现出由沿岸向中央海区递减、表层高于底层的分布特征.影响浙闽沿岸海域溶解态无机锑分布的主要因素有水团混合,生物活动及悬浮颗粒物吸附解吸过程等.     

太子河流域莠去津的空间分布及风险评价

应用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatograph-mass spectrometer,GC-MS),分析了莠去津(atrazine,AT)在太子河流域地表水、悬浮物和地下水中的含量水平,以及AT在该流域水体环境中的分布特征与环境行为,并对地表水中的AT污染程度进行了初步评价.结果表明,太子河流域地表水中ρ(AT)为0~734.0 ng·L-1,悬浮物中ω(AT)为0~1 496.6 ng·g-1,地下水中ρ(AT)为30.0~245.0 ng·L-1,其算术平均值分别为335.3 ng·L-1、382.9 ng·L-1和104.4 ng·L-1.AT在太子河流域地表水中水相-悬浮物相的有机碳标准分配系数(lg koc)介于3.50~4.14,表明悬浮物的吸附是水体中AT迁移的一个重要途径.AT在太子河流域地表水体中(水相和悬浮物相)的通量介于1.5~184.7 mg·s-1之间,最高值出现在中游地区.风险评价结果显示,地表水中AT的生态风险很小,95%以上的物种能够得以保护,但太子河流域地表水中AT的残留水平可能具有一定的潜在危害.     

汞在小浪底水库的赋存形态及其时空变化

为了解小浪底水库汞的赋存状况,采用冷原子荧光光谱法测定了小浪底水库水体、表层沉积物、沉积物间隙水以及鱼类肌肉样品中的总汞,采用乙基化衍生-气相色谱-原子荧光法测定了上述样品中的甲基汞,进而分析了小浪底水库鱼体中汞的富集状况.结果表明,小浪底水库水体中丰、枯水期总汞浓度分别为0.71~1.42 ng·L-1和0.90~2.49 ng·L-1,均符合国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)一类水汞浓度标准限值,水样中未检出甲基汞.丰、枯水期沉积物中总汞浓度分别为51.74~90.42 ng·g-1和95.66~172.52 ng·g-1,甲基汞浓度分别为0.09~0.26 ng·g-1和0.18~0.39 ng·g-1,甲基汞浓度较低,这可能与水体底层溶解氧浓度较高以及沉积物中有机碳浓度较低有关.丰、枯水期沉积物间隙水总汞浓度分别为4.27~9.49 ng·L-1和5.46~41.04 ng·L-1,甲基汞浓度分别为0.09~0.99 ng·L-1和0.07~1.01 ng·L-1,间隙水中总汞和甲基汞浓度明显高于上覆水体,与水体间存在汞浓度梯度,可能存在从沉积物间隙水向水体中的扩散.鱼体肌肉总汞浓度在43.47~304.98 ng·g-1之间,甲基汞浓度为10.77~265.23 ng·g-1,甲基汞低于食品安全国家标准规定的污染物限量(GB 2762-2012)(非肉食性鱼500 ng·g-1和肉食性鱼1 000 ng·g-1).水库鱼体总汞的生物富集系数分别为鳙鱼1.3×105,梭鱼9.3×104,鲫鱼4.7×104,白条5.0×104,黄颡鱼1.7×105,弓鱼3.9×104.     

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.     

江苏省代表性水源地抗生素及抗性基因赋存现状

抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）是环境中重要的新兴污染物,为探明江苏省代表性水源地多种环境介质中抗生素和ARGs的污染水平及影响因素,于2018年12月和2019年6月采集苏北、苏中和苏南的5处代表性集中式饮用水水源地取水口处水体、表层沉积物和石相附着生物膜样品,对3种介质中10种代表性抗生素浓度、1类整合子酶基因intl1和7种代表性ARGs的绝对丰度进行检测分析.结果表明,5处水源地中目标抗生素和ARGs处于较低赋存水平.磺胺类抗生素在水体、表层沉积物和附着生物膜中的赋存量分别为NF（未检出）~37.4 ng·L^-1,NF~47.3 ng·g^-1和NF~3759.1 ng·g^-1.喹诺酮类抗生素在3种介质中的浓度和含量分别为NF~5.3 ng·L^-1、0.4~32.5 ng·g^-1和NF~4220.9 ng·g^-1.目的ARGs中,sul1、sul2、tetW和tetQ的检出率为100%,其中磺胺类抗生素ARGs,即sul1和sul2基因丰度最高.表层沉积物和附着生物膜中的ARGs丰度相当,高于水体中ARGs的丰度.网络分析结果表明,所属拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门和放线菌门的细菌最有可能成为代表性水源地中ARGs的潜在宿主,在ARGs的扩散和转移过程中起重要作用.研究结果对于江苏省集中式饮用水源地水环境质量状况评估和水质安全保障具有一定的科学指导意义.     

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).     

江汉平原典型土壤环境中有机磷农药的分布特征及影响因素

为了研究江汉平原土壤中有机磷农药（OPPs）的分布特征,项目组于2015年9月在地下水监测场所在区域,采集了78个剖面土和7个表层土土样,通过气相色谱-氮磷检测器（GC-NPD）分析OPPs的含量,研究江汉平原土壤中OPPs的分布特征.结果表明,研究区土壤普遍存在OPPs,其中地表土中OPPs的含量范围为89.80~193.85 ng·g^-1,平均值为140.05 ng·g^-1;剖面土中OPPs的整体含量范围为19.81~138.28 ng·g^-1,平均值为40.99 ng·g^-1.地表土和剖面土中OPPs主要检出成分均为甲胺磷、氧化乐果、二嗪农和喹硫磷等,并且根据美国土壤农药残留限量标准,研究区土壤中10种OPPs的残留量已对农产品的安全构成威胁.研究区剖面土中∑OPPs分布为：水平方向,沿河农田剖面土 > 沿河非农田剖面土 > 中部农田剖面土,即：GS1-1 > GS4 > GS2 > GS3;垂直方向,大部分剖面土随着深度的增加整体上呈先减小后增大的趋势;研究区土壤中OPPs的分布受多种因素的影响：农业生产过程中施用OPPs的量、土壤对OPPs的吸附、解吸附作用、地下水的垂直运动、研究区的地形环境、土壤有机质的含量等.     

白洋淀清淤示范区沉积物中抗生素和多环芳烃的分布特征与风险评估

利用高效液相色谱-三重四极杆质谱法（HPLC-MS/MS）以及气相质谱法（GC/MS）,以白洋淀典型区域（鱼塘、开阔水域）的清淤区和未清淤区作为采样点,探究清淤前后沉积物样品中22种抗生素和16种多环芳烃的分布特征,并评价其风险.结果表明,白洋淀沉积物中22种抗生素的含量范围为0~52.89 ng ·g^-1,其中喹诺酮类抗生素含量最高.南刘庄开阔水域的抗生素平均含量为46.25 ng ·g^-1,远高于采蒲台开阔水域的19.07 ng ·g^-1.南刘庄清淤后抗生素的平均含量为9 ng ·g^-1,比清淤前降低了80.54%,清淤效果明显,而采蒲台区域清淤前后沉积物中抗生素的含量没有明显差别.16种多环芳烃（PAHs）的总量范围在23.79~329.40 ng ·g^-1,其中萘的含量最高可达242.02 ng ·g^-1,荧蒽的含量最低;南刘庄区域开阔水域沉积物中PAHs的平均含量为117.45 ng ·g^-1,高于采蒲台区域的57.98 ng ·g^-1,南刘庄开阔水域清淤后PAHs的平均含量为50.49 ng ·g^-1,减少了57.01%.生态风险评估表明,南刘庄开阔水域S2区域的恩诺沙星和诺氟沙星为高风险,说明白洋淀未清淤区域沉积物中的喹诺酮类抗生素风险不容忽视;而多环芳烃的生态风险较低,仅府河S1区域的萘处于中风险,其它均为低风险.     

赤水河流域水体抗生素污染特征及风险评价

为了初步探究贵州赤水河流域地表水的抗生素浓度分布特征及潜在生态风险,利用固相萃取-液相色谱串联质谱法(SPE-LC-MS)对地表水样品中21种抗生素进行检测分析.结果表明,赤水河地表水共检出12种抗生素,总浓度水平为ND～1 166.97 ng·L-1,氧氟沙星、甲氧苄啶和磺胺嘧啶的检出率均为100％.平均检出浓度最高...     

南京市饮用水源地抗生素污染特征及风险评估

采用固相萃取-液相色谱-串联质谱技术（SPE-HPLC-MS/MS）,对南京市饮用水源地抗生素含量及分布特征进行了分析.结果表明,17个采样点总浓度为0.56~1994.96 ng·L^-1,共检出5种大环内酯类、13种磺胺类、3种四环素类、8种喹诺酮类抗生素,平均浓度为0.30~37.07 ng·L^-1,其中检出浓度最高的抗生素为环丙沙星（CIP）,浓度为317.60 ng·L^-1,检出率最高的抗生素为克林霉素（CLI）,检出率为88.24%.与国内部分河流相比,南京市饮用水源地水体中大环内酯类、四环素类、喹诺酮类抗生素残留浓度处于较高水平.生态风险评估结果表明,点位S7具有最高的联合风险熵值（24.58）,氧氟沙星（OFX）的风险熵值最高,达到13.06;健康风险评估结果表明,9种抗生素对人体健康的风险熵Q_H为1.70×10^-3~9.47,强力霉素（DOX）、诺氟沙星（NOR）、恩诺沙星（ERX）、CIP和OFX对大部分年龄段的人体健康具有高水平风险.     

长江南京段水源水中抗生素的赋存特征与风险评估

利用固相萃取-液相色谱-串联质谱技术(SPE-HPLC-MS/MS)分析了长江南京段水源水中抗生素的赋存特征.结果表明,16个采样点累计质量浓度范围为13. 37～780. 5 ng·L~(-1),平均值为92. 95 ng·L~(-1),共检出4种磺胺类、3种氟喹诺酮类、1种四环素类、5种大环内酯类和1种氯霉素类抗生素,平均质量浓度为0. 14～49. 91 ng·L~(-1),其中恩诺沙星(ERX)和克拉霉素(CLR)的检出率为100%,克林霉素(CLI)检出质量浓度最高(739. 44 ng·L~(-1)).与国内部分河流、湖泊相比,长江南京段水体中的抗生素浓度处于较低水平.生态风险评估结果表明,点位S2具有最大的联合风险熵值(0. 31),磺胺甲恶唑(SMX)、强力霉素(DOX)和罗红霉素(ROX)的环境风险熵值具有低等风险水平; 9种抗生素对不同年龄段人群的健康风险指数HQ在2. 22×10-6和4. 86×10-3之间,同时CLI和DOX为主要的潜在健康风险因素.     

多功能型城市人工湿地水体汞分布特征及其量变分析

以重庆某集接纳生活污水处理厂出水、水质净化、休闲娱乐为一体的城市湿地公园为研究对象,根据水流流向设点采样,分析了湿地公园内污水处理区、湖泊深度净化区中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的分布特征,并探讨了其源汇关系.结果表明,污水处理区出水THg质量浓度范围为1. 98～38. 03 ng·L~(-1)[平均值为(9. 10±5. 84) ng·L~(-1)],出水MeHg质量浓度范围为0. 09～0. 84 ng·L~(-1)[平均值为(0. 34±0. 08) ng·L~(-1)];湖泊深度净化区THg质量浓度范围为0. 37～85. 69 ng·L~(-1)[平均值为(6. 76±2. 29) ng·L~(-1)],MeHg质量浓度范围为0. 04～1. 47 ng·L~(-1)[平均值为(0. 35±0. 17) ng·L~(-1)],人为活动对汞浓度的干扰较为明显.水体总汞、甲基汞垂直分布规律具有一致性,均表现出表层深层.通过物料衡算,表明该湿地系统水体总汞每年降低155. 50 g,水体甲基汞每年降低1. 65 g,对下游水体具有保护作用.