宁夏第三排水沟中典型PPCPs和PAHs的污染特征与生态风险评估

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药物及个人护理品(PPCPs)是一类新兴的微量有机污染物,长时间暴露在环境中,会对生态系统和人类健康产生一定的危害。多环芳烃(PAHs)属于持久性有机污染物,是环境中引起人类和动物癌症病变数量最大的一类化学物质,在各种环境介质中被广泛存在,严重危害生态环境和人类健康。第三排水沟是黄河宁夏段内汇入的最后一条排水沟,在经济发展和生态保护方面具有重要作用。目前缺乏对宁夏第三排水沟中PPCPs和PAHs污染特征的研究,因此本文通过对第三排水沟中PPCPs和PAHs的污染情况和生态风险进行研究,以期为排水沟中污染物的控制和治理提供数据支撑。论文采用固相萃取-超高效液相色谱-静电场轨道肼质谱仪和固相萃取-三重四级杆多维气质联用仪的方法分别对23种PPCPs和16种PAHs的浓度进行测定,研究了其在第三排水沟的总体检出水平、时空变化特征与水质指标的相关性,并根据风险商值法(RQ)评估了 PPCPs和PAHs在第三排水沟的生态风险。研究结果表明:(1)抗生素在冬季和夏季的浓度分别为14.91~153.48ng·L-1和0~477.10 ng.L-1。季节变化特征表明,夏季∑抗生素浓度>冬季∑抗生素浓度,但夏季检出种类(4种)<冬季检出种类(7种)。空间分布特征表明,冬季∑抗生素浓度到中游平罗段呈现增加趋势,在下游惠农段处达到最大,之后呈下降趋势,而夏季∑抗生素只在中游平罗段的浓度较高,上游和下游浓度均很低。相关性结果表明,磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)、左氧氟沙星(LVX)与COD存在较明显的相关关系,SDZ、SMZ、克拉霉素(CLA)、LVX和林可霉素(LIN)与NH4+-N或TN存在相关性,只有SDZ与TP存在较明显的正相关关系。(2)其他PPCPs在夏季和冬季的浓度分别为117.74~1947.64ng·L-1和53.63~3054.40ng.L-1。季节变化特征表明,大多数PPCPs在冬季的检出率≥夏季,对乙酰氨基酚(APAP)、双氯芬酸(DIC)、苯扎贝特(BF)、吉非罗齐(GEM)、西咪替丁(XMTD)、卡马西平(CBZ)和4-甲基苄亚基樟脑(4-MBC)在冬季的平均浓度高于夏季,而布洛芬(IBU)、咖啡因(CAF)、阿伏苯宗(BM-DBM)、二苯甲酮-3(BP-3)、三氯卡班(TCC)、三氯生(TCS)和避蚊胺(DEET)在夏季的平均浓度高于冬季。两个季节的空间分布特征具有相似的变化规律,中游平罗段PPCPs浓度大于上游贺兰段和下游惠农段。相关性结果表明,DIC、BF、GEM、CBZ、BM-DBM、TCC和TCS 与 COD 呈较明显的正相关关系,DIC、IBU、BF、GEM、XMTD、CBZ、BM-DBM、4-MBC、TCC、TCS和DEET与NH4+-N或TN呈现一定的相关关系,14种PPCPs与TP均无明显的相关关系。(3)PAHs在冬季和春季的浓度范围分别为162.00~514.23 ng·L-1和206.55~493.95 ng·L-1。在季节变化方面,冬季和春季优势环数存在一定的差异,冬季为5环,春季为4环,但两个季节均是5~6环检出浓度最高,其次是2~3环,最后为4环。在空间分布方面,冬季和春季上中下游三个段的浓度相当,差异较小。相关性结果表明,苊(Ace)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)和屈(Chr)与COD存在一定的相关关系,Ace、菲(Phe)、蒽(Ant)、荧蒽(Flt)、Pyr、苯并[b]荧蒽(BbF)和苯并(a)芘(BaP)与NH4+-N或TN呈一定的相关性,仅有茚并(1,2,3-cd)芘(IcdP)与TP呈较明显的正相关关系。来源解析结果表明,冬季PAHs以石油燃烧源和生物质燃烧源为主,石油源为辅。而春季水样中以生物质燃烧源为主,石油燃烧源为辅。(4)采用风险商值法对23种PPCPs和16种PAHs的生态风险进行评价,PPCPs中SMZ、CLA、红霉素(ETM)、环丙沙星(CIP)、APAP、XMTD、DEET表现为低风险;SDZ、LVX、LIN、BF、BM-DBM、4-MBC、TCC 和 TCS 表现为中等风险;DIC、IBU、GEM、CBZ、CAF 和BP-3表现为高风险。混合风险商值结果表明第三排水沟中下游区域显示出的生态风险高于上游区域。单体PAHs 中,萘(Nap)、苊烯(Any)、Ace、芴(Flu)、Phe、Ant、Flt、Pyr、Chr、苯并[k]荧蒽(BkF)和BaP表现为中等风险;BaA、BbF、IcdP、二苯并(a,h)蒽(DBA)和苯并[ghi]苝(BghiP)表现为高风险。∑16PAHs在大多数采样点表现为高风险,只在少数采样点呈低风险状态。
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