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随着药物以及个人护理用品(pharmaceuticals and personal careproducts;PPCPs)使用量不断增加,加之药品管理的混乱和盲目使用,导致了细菌耐药性的不断增强和环境雌性化等严重后果。虽然PPCPs的半衰期不是很长,但是由于人类和畜牧业大量而频繁地使用,导致形成假性持续性现象,被称为“伪持久性有机物”(pseudo-persistent organic pollutants),在环境中普遍存在,对人体的毒性明显。近年来河流、湖泊等水环境中药物与个人护理品污染及其潜在的危害性引起了国际环境科学界乃至公众的广泛关注。而在我国,此方面的研究还相对较少,其重要原因之一是相关分析方法的匮乏。本论文选用国内使用量较大的几类抗生素类药物和四种典型有机防晒剂为研究对象,运用固相萃取(SPE)-液相色谱(HPLC)-串联质谱(MS/MS)技术,建立并完善水环境中上述抗生素的分析方法体系,并初步探讨天津市城市水环境的这些抗生素类污染物的分布,同时研究了四种典型有机防晒剂4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酸(EHMC)、羟苯甲酮(BP-3)、3-(4-甲苯基亚甲基)-d-1-樟脑(4-MBC)、2-氰基-3,3-二苯基丙酸-(2-乙基)己基酸(OC),以固相萃取(SPE)-气相色谱(GC)-质谱(MS)为分析手段,对这四种典型物质在污水处理厂出水及再生水各生产工艺的变化规律进行了调查与分析。具体研究内容如下:
1.通过固相萃取结合高效液相色谱串联质谱分析,建立了同时分析水环境中微量磺胺类、喹诺酮类、四环素类等常用抗生素污染物的定量方法:①优化了固相萃取条件,基质干扰影响;②建立了同时将上述抗生素达到基线分离的高效液相色谱/串联质谱的分析条件;③优化了定量方法。结合质谱多反应检测方式(MRM)对待测物进行定性和定量分析,降低了方法检测限;使用内标法定量,有效地降低了基质效应。自来水加标回收率为60-105%,城市河水和污水中抗生素的加标回收率分别达44-94%和42-95%,相对标准偏差均小于10%;方法检测限在0.420-3.2ng/L之间。
2.以固相萃取(SPE)-气相色谱(GC)-质谱(MS)为分析手段,对四种典型有机防晒剂4-甲氧基肉桂酸-2-乙基己酸(EHMC)、羟苯甲酮(BP-3)、3-(4-甲苯基亚甲基)-d-1-樟脑(4-MBC)、2-氰基-3,3-二苯基丙酸-(2-乙基)己基酸(OC)在污水处理厂出水及再生水各生产工艺的变化规律进行了调查与分析。实验结果表明,污水处理厂二级出水中四种有机防晒剂的浓度范围在34 ng/L-2128 ng/L之间,四种化合物在夏秋季节(7月和9月)的浓度普遍高于冬季(2月)。二级出水中的这四种目标化合物在经过再生水厂的各处理工艺后浓度呈现下降趋势,但去除率比预期值低,总去除率在28.3%-43.1%之间。其中臭氧氧化阶段对目标化合物的去除率最高(16%-29%),而连续膜过滤阶段去除率最低(3.6%-8.5%),混凝-絮凝阶段去除率介于二者之间(8%-21%)。
3.初步探讨了天津海河和主要几条上游河道中,及再生水厂中抗生素的分布:在海河天津市内段的浓度介于6-525ng/L,在海河上游主要几个汇入河道中几类抗生素的浓度3-1080ng/L。再生水厂有相对比较高的浓度,介于43-952ng/L。