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水体中痕量的医药类污染物具有较强的持久性、生物累积性和难降解性，通过与人体和水生、陆生生物体的长期接触后，将会对人类健康和生态环境带来潜在的危害。污水厂是水环境系统的重要组成部分，在净化污水的同时也能对医药类污染物进行去除，研究污水厂污水中医药类污染物的种类、浓度变化和迁移转化规律对有效去除污水中的医药类污染物、减轻其水环境危害和提高回用水水质具有非常重要的意义。本文选择西安市第三污水处理厂为研究对象，进水检测基础上确定非那西汀、咖啡因、吉非罗奇、双氯芬酸和胆固醇五种医药类物质为目标污染物；根据污水厂Orbal氧化沟工艺进行布点取样监测，样品通过固相萃取（SPE）进行提取富集，通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对目标物进行定性与定量分析。实验研究表明，五种医药类物质非那西汀、咖啡因、吉非罗奇、双氯芬酸和胆固醇四个季度的进水平均浓度分别为3.84μg/L、36.56μg/L、16.0μg/L、0.566μg/L和31.69μg/L，出水平均浓度在0.024μg/L到1.11μg/L之间，高于国外污水中同类污染物的浓度。Orbal氧化沟工艺对五种医药类物质的去除效果良好，总去除效率大于90%。其中，非那西汀、咖啡因和双氯芬酸主要靠生物降解作用去除，去除率分别为52%、56.76%和66%；吉非罗奇和胆固醇主要靠物化作用去除，去除率分别为76.7%和49.56%，同时胆固醇的厌氧处理效果要优于好氧处理。研究发现，污水三级处理工艺中絮凝剂的加入提高了固体颗粒对医药类污染物的吸附性能，从而降低了回用水中医药类污染物的浓度；五种医药类物质在曝气沉砂池浮油中均有检出，检出浓度在1.47μg/L到31.26μg/L之间；污泥泥饼中残留有咖啡因、吉非罗奇、双氯芬酸和胆固醇，检出浓度在0.17μg/g到3.63μg/g之间，而非那西汀则在泥饼中未被检出。研究分析可知，Orbal氧化沟工艺对五种医药类物质的去除效果虽然良好，但其出水、外排浮油和污泥泥饼中仍然残留有医药类污染物，这些污水中的医药类污染物又会回到环境中进行二次污染。因此，污水厂有必要改进处理工艺和采取相应措施来高效去除污水中的医药类污染物，以减轻其对环境和人体健康的潜在危害。