随着经济的发展和人口的快速增长,越来越多的污水被排入到自然水体(地表水和地下水)中,而大量的病原微生物和有机污染物也随着污水进入到地表水和地下水中,加剧了水生环境的富营养化和水质的恶化,严重地影响着水生生态系统及人类的健康。为了有效预防污水可能带来的环境危害,人们利用微生物、无机元素和有机化合物等作为污水指示剂追踪受纳环境中的污水。近年来,药品和个人护理品(PPCPs)以及人造甜味剂(ASs)在污水、地表水和地下水中大量检出,且这些物质均为人工合成,没有天然来源,因此,这些物质可以作为理想的污水指示剂。但是,由于不同地区间气候、水文条件、化合物使用量和使用方式以及污水处理的方式和效率不同使得不同地区间污水指示剂的种类不同。珠三角地区人口密集,城镇化程度高,水体污染严重,有必要加强该地区的污水指示剂的研究。本论文建立了一套筛选污水指示剂的标准,并通过对珠三角地区的九个污水处理厂和珠江地表水中的98种有机污染物进行调查,筛选出了适用于珠三角地区的污水指示剂,进一步利用筛选出的污水指示剂定性和定量地评估东江流域地表水和地下水中污水污染情况。论文研究的主要结果如下:(1)首先建立了快速检测不同环境基质(地表水、污水处理厂进水、污水处理厂出水、沉积物和脱水污泥)中5种人造甜味剂、6种造影剂和咖啡因的超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)方法。该方法利用HR-X固相萃取柱对过滤后的水样进行富集净化。采用Zorbax SB-C18色谱柱分离,电喷雾正模式(ESI+)和负模式(ESI-)下分别以乙腈-水(10 mmol/L乙酸铵,0.01%甲酸)和乙腈-水(5 mmol/L乙酸铵,1mmol/L Tris)为流动相,多反应监测模式(MRM)检测。各目标化合物在5-5000μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.998。地表水、污水处理厂进水和出水、沉积物和脱水污泥中的回收率均在70%-120%之间,相对标准偏差(RSD)为0.8%-19.0%,方法检出限(MDL)分别为0.43-13.8 ng/L、1.80-34.8 ng/L、2.30-134 ng/L、0.35-4.51 ng/g和1.11-15.0 ng/g。应用该方法对广州某污水处理厂进水和出水及受纳河流河水进行检测,除阿斯巴甜、碘他拉酸、碘普罗胺、碘美普尔外,其他物质均有检出,且具有较高的检出浓度。该方法准确、灵敏、操作简便,可广泛适用于多种环境水样中人造甜味剂、造影剂和咖啡因的分析检测。(2)本文从98种有机污染物中筛选出适用于珠三角地区的污水指示剂。首先建立了一套筛选污水指示剂的标准。一个理想的污水指示剂应该是亲水的,仅来源于污水,在受污染的地表水中的检出率大于80%,并且在空白对照样品中没有检出。对于敏感污水指示剂,其应在污水处理厂进水中全部检出,并且在进水中的检出浓度至少是其在进水中检测限的50倍;对于保守污水指示剂,其在污水处理厂出水中的检出率应为100%,且在出水中的检出浓度至少是其在出水中检测限的50倍。然后,在所建立的污水指示剂筛选标准上,对珠三角地区的九个污水处理厂中的98种有机污染物(93种PPCPs和5种ASs)的去除率及其在进出水中的含量分布进行了调查,同时调查了珠江受污染的地表水和未受污染的地表水中这98种有机污染物的含量分布。根据上述筛选标准,三氯蔗糖和氟康唑可以用作珠三角地区的保守污水指示剂,而甜蜜素、糖精、咖啡因、扑热息痛、水杨酸、尼泊金甲酯、尼泊金乙酯和尼泊金丙酯可以用作珠三角地区的敏感污水指示剂。(3)本论文系统地研究了93种PPCPs和5种ASs在东江流域地表水和地下水中的含量分布。在地表水中,共检出52种化合物,其浓度中值的范围为0.06-504 ng/L,而在地下水中,共有33种物质检出,其中,浓度最高的物质为安赛蜜,最高浓度达到4580 ng/L。PPCPs和ASs在东江流域地表水和地下水中的广泛检出表明东江流域的地表水和地下水均受到了污水的影响。已检出的化合物在地表水中的分布存在时空差异。由于安赛蜜、三氯蔗糖和糖精都是人工合成的亲水性化合物且其在地下水中普遍检出,因此,这三种人造甜味剂可以作为污水指示剂用来指示地下水中的污水污染。另外,糖精这种易降解的人造甜味剂在地下水中的检出表明地下水受到了未处理的污水的污染。本文证明了三氯蔗糖是一个理想的污水指示剂,可以定性和定量地反应东江流域地表水和地下水中污水污染情况。污水负荷的数据表明东江的一条支流-石马河的河水及其附近的地下水均受到了严重的污水污染。本文的结果表明筛选出的污水指示剂可以定性地和定量地指示水环境中污水污染情况。