環境水體中新興污染物的監測技術與風險評估

關鍵詞：新興污染物；藥物和個人護理產品（PPCPs）；空間分布；生態風險中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0199-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.059

Abstract： Asystematic studywas conductedonthepollutioncharacteristicsof PharmaceuticalsandPersonal Care Products （PPCPs） in waterbodies of chemical and pharmaceutical industry intensive areas，and annual monitoring was carried outusing solid-phase extraction-liquid chromatography-mass spectrometry technology.Research has shown that there are significant spatial diferences inPPCPspolltioninthestudyarea，andthepolution levelissignificantlycoelated withthelayoutofcoastalindustries;theriskofantibioticpolltants isthemostprominent，withriskfactorsofO.8～3.2for ciprofloxacin and 0.5～2.1 for norfloxacin， respectively.

KeyWords： emergingpollutants; Pharmaceuticalsand Personal Care Products （PPCPs）;spatial distribution;ecologicalrisk

近年來，隨著工業化和城市化進程的加快，新興污染物對水環境的影響日益突出。這類污染物主要包括藥物和個人護理產品（Pharmaceuticals and PersonalCareProducts，PPCPs）、內分泌干擾物等，具有持久性強、生物富集性高、潛在生態風險大等特點。盡管其環境濃度通常較低，但也可能對水生生態系統和人類健康造成不利影響。目前，我國化工醫藥產業集中區的水環境中普遍檢出新興污染物，其時空分布特征和生態風險亟待系統研究。

1 研究區概況

選取某化工醫藥產業集中區的主要河流作為研究對象，該河流全長 155.1km ，流域面積為 1500.4km² 。

研究區域內分布有大型化工企業和醫藥產業園區，面臨嚴峻的水環境挑戰。近年來，隨著流域內化工、醫藥等產業的快速發展，大量工業廢水和生活污水的排放導致水體中的新興污染物問題日益突出。

2研究設計

2.1 采樣方案

研究在河流上、中、下游設置12個采樣斷面，包括上游3個對照斷面、中游化工區6個重點斷面和下游3個衰減帶斷面。2023年3月至2024年2月，每月第2周進行采樣，避開節假日和特殊天氣。采用分層采樣法在每個斷面采集表層（ 0.5m ）和中層（ 2.0m ）水樣各2L，用有機玻璃采水器取樣后裝入預清洗的棕色玻璃瓶[1]。每個斷面設置全程序空白和現場平行樣進行質控。現場加入 10% 甲醇做保護劑，同步記錄水溫、 pH 值等常規指標。樣品在 4°C 條件下冷藏，24h 內送檢。

2.2 目標物質

基于醫藥化工產業特點和前期篩查結果，選擇15種典型PPCPs作為目標污染物，包括抗生素類、解熱鎮痛類和個人護理品類3大類，如表1所示。這些目標污染物具有較高的檢出頻率、顯著的生態風險以及良好的代表性。

2.3 分析方法

樣品采用固相萃取-液相色譜-質譜聯用技術進行檢測。水樣經 0.45μm 濾膜過濾后，用OasisHLB柱進行固相萃取，用甲醇和乙腈（體積比為 1：1 ）混合液洗脫，氮氣吹干后用甲醇和水（體積比為 7：3 ）定容至 1mL 。色譜分析采用Agilent1290系統，配備WatersBEHC18 柱，以 0.1% 甲酸水和乙腈為流動相進行梯度洗脫[]。質譜分析采用AB SCIEX 質譜儀，配備電噴霧離子源，以多反應監測（MultipleReactionMonitoring，MRM）模式采集數據。

3 結果與討論

3.1 相關參數

方法檢出限（MethodDetectionLimit，MDL）為0.03～0.50ng/L ，定量限（Limit of Quantification，LOQ）為 0.1～1.5ng/L ，能滿足環境水樣超痕量分析要求。在0.5、5.0、 50ng/L 三個濃度水平的加標回收試驗中，抗生素類化合物的回收率為 85.3%～ 92.5% ，解熱鎮痛類的回收率為 91.8%～ 94.1% ，個人護理品類的回收率為 86.2%～ 87.4% 。方法精密度考察表明，日內RSD小于 8% ，日間RSD小于 15% 。

3.2污染物分布特征

3.2.1 空間分布

研究區域的PPCPs污染呈現明顯的空間差異性。

如圖1所示，上游段（ （S₁～S₃ ）污染較輕，PPCPs總濃度為 45～178ng/L ，主要為生活類PPCPs，與該區域人口密度低和工業活動少有關3]。中游段（ S₄～S₉ ）的污染最重，PPCPs總濃度達到 256～892ng/L ，因分布有化工企業和醫藥產業園區，抗生素類物質濃度高，環丙沙星和諾氟沙星分別達 567ng/L 和 432ng/L， 下游段（ S₁₀～S₁₂ ）受稀釋和降解影響，PPCPs總濃度降至 165～445ng/L 。污染分布特征與沿岸工業布局和排污口分布高度吻合。

圖1研究區域水體中PPCPs污染物空間分布

3.2.2 時間變化

研究區域水體中PPCPs污染呈現顯著的季節性波動特征。抗生素類物質在春季（3一5月）的檢出濃度最高，平均值達到 523ng/L ，這可能與該時期醫藥企業生產強度加大和降水量減少有關。個人護理品在夏季（6—8月）達到峰值，平均濃度為 342ng/L 主要由于氣溫升高，居民使用防曬劑等個人護理品增多。秋冬季節（9月至次年2月）的總體污染水平相對穩定，但由于水量減少，部分污染物濃度仍維持在較高水平。解熱鎮痛類藥物則全年檢出，但濃度水平波動相對較小。

3.3關鍵影響因素

研究識別出影響 PPCPs 污染的3個關鍵因素[4]：一是水文條件，河流流量呈季節性變化，春季為2.5～8.7m³/s ，夏季因降雨增至 12.3～25.6m³/s ，秋冬季降至 0.8～3.2m³/s ，影響污染物稀釋擴散；二是排污特征，化工醫藥企業間歇性排放導致污染負荷波動，工業廢水占比達 62% ，現有處理設施去除率不足;三是環境參數，水溫（ 12～28°C ）和 pH 值 （6.8～8.5 ）的變化影響降解速率，溶解性有機碳（ 3.2～12.5mg/L ））影響遷移行為。這些因素的交互作用決定了區域污染特征。研究區域水體關鍵影響因素的時間變化如圖2所示。

表1目標污染物信息

圖2研究區域水體關鍵影響因素的時間變化

3.4 風險評估

對研究區域水體中PPCPs進行生態風險評估，結果顯示抗生素類污染物的風險最突出[5]，環丙沙星和諾氟沙星的風險商分別為 0.8～3.2 和 0.5～2.1 ，中游段超過警戒值，如圖3所示[6-7]。

圖3研究區域水體中PPCPs的生態風險評估

生態毒性試驗表明，典型PPCPs混合物對銅綠微囊藻的 72h -EC50為 456ng/L ，抑制率達 15% ～45% ；對澤類的48h-LC50為 623ng/L ，影響其生長繁殖；可導致斑馬魚胚胎畸形率升高 2.3%～ 8.7% ○綜合評估顯示，研究區域中游段存在中等生態風險，應重點關注抗生素類物質的累積效應。

4結論

研究區域的PPCPs污染呈現明顯的空間差異性。上游段 （S₁～S₃ ）污染較輕，PPCPs總濃度為45～178ng/L ，主要為生活類 PPCPs ，與該區域人口密度低和工業活動少有關。中游段（ ?S₄～S₉ ）污染最重，PPCPs總濃度達 256～892ng/L ，因分布有化工企業和醫藥產業園區，抗生素類物質濃度高，環丙沙星和諾氟沙星分別達 567ng/L 和 432ng/L 。下游段（ S₁₀～S₁₂ ）受稀釋和降解影響，PPCPs總濃度降至165～445ng/L 。污染分布特征與沿岸工業布局和排污口分布高度吻合。

參考文獻

1李立恒，徐美晨，史婉兒，等.水體有機污染物處理技術的研究進展[J].精細石油化工進展，2024（5）： 51-58.

2 張晗，周文武，胡春.水體中新污染物有效去除的低能量凈化技術進展[J].中國科學（技術科學），2024（10）：1868-1887.

3 陳松，段煉，張濟本，等.生物質衍生碳材料去除水環境中新污染物研究進展[J].凈水技術，2024（10）：29-39.

4 王動塵一，朱來英，劉深麗，等.氮摻雜生物炭的制備及其凈化處理水體中抗生素污染物的研究進展[J].現代化工，2024（11）：38-42.

5 魯珊珊.水處理中環境監測技術及污染防治措施[J].皮革制作與環保科技，2022（7）：14-16.

6邢軍，崔賓閣，李鵬，等.南四湖流域常規水污染物多源遙感監測系統設計[J.環境監測管理與技術，2025（1）：57-61.

7 丘冬琳，黃豐明，趙孟緒.我國水中新污染物擬柱孢藻毒素監測工作進展與管理對策[J].廣東化工，2024（24）：69-72.