上海市从源头到龙头的饮用水...染物分布特征及健康风险评价_严棋.pdf
《上海市从源头到龙头的饮用水...染物分布特征及健康风险评价_严棋.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《上海市从源头到龙头的饮用水...染物分布特征及健康风险评价_严棋.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44,No4 Apr,2023上海市从源头到龙头的饮用水新型污染物分布特征及健康风险评价严棋(上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司,上海200082)摘要:通过监测饮用水新型污染物从源头到龙头的分布情况,研究明确了藻毒素、内分泌干扰物和抗生素三类新型污染物在各供水环节中的浓度情况,并对各类新型污染物对人体的健康风险开展评价工作 结果表明,进厂水中的藻毒素主要以 MC-和 MC-L 为主,内分泌干扰物仅为双酚 S 和雌酮两种 经过水厂处水工
2、艺后,上述污染物可得到有效的去除 监测期间,除2020 年 1 月检出磺胺类抗生素,其余时段的抗生素类型主要以氟甲砜霉素(FF)为主 FF 的去除效果对氯的形态有较明显的相关性,自由氯消毒相对于化合氯消毒,对 FF 的去除效果较为良好 藻毒素的风险度、内分泌干扰物的非致癌风险值和抗生素的风险商值均远小于 1,尤其在二次供水环节,表明这三类饮用水新型污染物对人体健康均不构成直接威胁关键词:从源头到龙头;藻毒素;内分泌干扰物;抗生素;健康风险评价中图分类号:X820.4文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-2136-11DOI:1013227/j hjkx202203016收
3、稿日期:2022-03-02;修订日期:2022-07-07作者简介:严棋(1990 ),男,硕士,主要研究方向为饮用水安全保障,E-mail:yanqi12390126 comDistribution Characteristics and Health isk Assessment of Emerging Contaminantsfrom aw Water to Drinking Water in ShanghaiYAN Qi(Shanghai National Engineering esearch Center of Urban Water esources Co,Ltd,Shangh
4、ai 200082,China)Abstract:By monitoring the distribution of emerging contaminants in drinking water from the source to the tap,the concentration of algal toxins,endocrine disruptors,andantibiotics in each water supply link were determined,and the health risks of emerging contaminants to the human bod
5、y were evaluated The results showed that algal toxins inthe waterworks inflow were mainly MC-and MC-L,whereas the only endocrine disruptors in the waterworks inflow were bisphenol-s and estrone The algal toxins,endocrine disruptors,and antibiotics were removed effectively after the water treatment p
6、rocess in the waterworks During the monitoring period,florfenicol(FF)was mainlydetected,except in January 2020 when a large number of sulfa antibiotics were detected The removal effect of FF was obviously correlated with the form of chlorine Comparedwith that of combined chlorine disinfection,free c
7、hlorine disinfection had a better effect on the removal of FF The health risk numbers of algal toxins,endocrine disruptors,and antibiotics were far less than 1,especially in the secondary water supply The results showed that the three emerging contaminants in drinking water did not pose a directthre
8、at to human healthKey words:from raw water to drinking water;algal toxins;endocrine disruptors;antibiotics;health risk assessment随着经济社会发展和人口增长,越来越多的医药和化学品用于人类的生活与生产,并通过农用、医用兽用和生产废水排放等多种途径进入环境水体,进而威胁公众的饮用水安全和人类健康1 3 抗生素作为一种典型的新型污染物4,其在水体中的残留与去除已引起国内外学者的广泛关注和研究20 世纪 80 年代,Watts 等5 首次报道在地表水中检测到了 1 g L1
9、浓度的红霉素、磺胺甲唑和四环素,水环境中的抗生素开始引起高度关注6 水厂作为饮用水处理最为关键的环节,因此,大多数的研究也集中于水厂对抗生素的去除效果中 姚宏等7 以美国常用的 CLA、EY、LEV、SUL 和 TI 抗生素为去除目标,研究了水厂各处理单元和不同采样季节目标抗生素的去除规律;姜蕾等8 通过对饮用水厂的采样检测,初步研究了原水中磺胺类、喹诺酮类和大环内酯类典型抗生素在水厂的去除特点,并分析出了水厂中抗生素的健康风险现状 然而,抗生素在供水环节(尤其是市政管网和二次供水环节)中的赋存情况仍缺乏相应地调查和研究水库型水源的投入和使用,可将区域内原水的分散取水改变为集约化取水,进一步保
10、证了该区域内的供水安全 然而,部分水库型水源的来水周边养殖业相对密集和抗生素使用量较大,同时河网密集,受上游污染排放影响较大,存在抗生素和内分泌干扰物等新型污染物风险9,10 此外,若水库中水动力较弱,则有利于藻类的生成11,也存在藻类生长而导致藻毒素浓度升高的风险 因此,亟需开展调查研究,明确现阶段相关水库内各类型抗生素、内分泌干扰物和藻毒素的浓度情况 在水厂环节,区域内水厂处理工艺存在差异,因此不同水厂对抗生素、内分泌干扰物和藻毒素的去除效果也亟待对比研究本研究选取抗生素 32 项、内分泌干扰物 14 项4 期严棋:上海市从源头到龙头的饮用水新型污染物分布特征及健康风险评价和藻毒素 9 项
11、作为水质指标,分析上述新型污染物在原水、出厂水、管网末梢水和二次供水的供水全流程中的浓度情况,进一步了解其在供水环节中的分布特征和健康风险1材料与方法1.1主要试剂与仪器藻毒素、内分泌干扰物和抗生素标准品,用甲醇溶解,配置成 100 g mL1储备溶液,20 保存,标准工作溶液现用现配 甲酸、甲醇和乙腈均为色谱纯,购于 Merck(Darmstadt,Germany)乙二胺四乙 酸 二 钠(Na2EDTA,99%),购 于 Amresco(Solon,OH,USA)试验用纯水取自 Milli-Q 纯水仪(Millipore,Bedford,MA,USA)其他药品试剂为分析纯0.7 m 玻 璃
12、纤 维 滤 膜(GF/F,Whatman,England),用于水样过滤 固相萃取装置(Supelco,USA),Oasis HLB 固 相 萃 取 柱(500 mg/6 mL,Waters,USA),用于水样净化富集 Turbo Vap 氮气自动浓缩仪(Caliper,USA),用于富集后样品浓缩 0.22 m PVDF 针式滤膜(Millipore,USA),用于浓缩后样品过滤 安捷伦液相色谱-串联质谱仪(Agilent 1260 HPLC 液相色谱仪系统,Agilent 6430Triple Quad 三重四级杆串联质谱仪,电喷雾电离源),用于新型污染物的检测分析1.2监测方案和水厂工艺
13、简介1.2.1监测指标针对1 号水源受上游来水水质影响,存在氨氮浓度和有机污染物浓度偏高的风险12,本研究选取的新型污染物监测指标如表 1 所示 藻毒素 9项,其中微囊藻毒素 7 项、节球藻毒素和柱孢藻毒素;内分泌干扰物 14 项,为化工原料类 5 项、雌激素类 6 项和雄激素类 3 项;抗生素 32 项,为林可酰胺类 1 项、磺胺类 13 项、喹诺酮类 6 项、四环素类 5 项、大环内酯类 3 项、-内酰胺类 1 项和氯霉素类 3 项表 1新型污染物监测指标Table 1Monitoringindex of emerging contaminants藻毒素内分泌干扰物抗生素YL微囊藻毒素LA
14、LYLWLF节球藻毒素柱孢藻毒素双酚 A双酚 F化工原料类双酚 S壬基酚辛基酚雌酮雌二醇雌激素类雌三醇乙炔雌二醇戊酸雌二醇己烯雌酚睾酮雄激素类甲基睾酮群勃龙甲氧苄啶磺胺磺胺脒磺胺嘧啶磺胺甲基嘧啶磺胺二甲嘧啶磺胺类磺胺噻唑磺胺甲噻二唑磺胺甲唑磺胺二甲异唑磺胺氯哒嗪磺胺对甲氧嘧啶磺胺二甲氧嘧啶罗红霉素大环内酯类克拉霉素泰乐菌素林可酰胺类林可霉素诺氟沙星氧氟沙星喹诺酮类恩诺沙星环丙沙星洛美沙星达氟沙星四环素土霉素四环素类金霉素强力霉素美他环素-内酰胺类氨苄西林氯霉素氯霉素类甲砜霉素氟甲砜霉素1.2.2监测点位和频率监测点位和采样频率的设置如表 2 所示,以各水厂(A F 水厂)出发,并选取对应的管网
15、水和二次供水采样点,实现了新型污染物从源头到龙头的全流程监测 同时,为对比 2 号水源和对应出厂水、管网水、二次供水的新型污染物浓度情况,本研究也选取了以 2 号水源为水源的 G、H 水厂和对应管网水、二次供水作为监测对象 采样时间从 2019 年4 月持续至 2020 年 6 月,共开展了 6 次新型污染物采样检测工作1.2.3水厂工艺简介本研究所选取的水厂包括 1 号水源供水的 A F 水厂,以及 2 号水源供水的 G 水厂和 H 水厂 目前,上述水厂均为深度处理水厂,采用了臭氧活性炭工艺,但在整理处理工艺上存在差异,如表 3 所示A、B、D、F、G 和 H 水厂,均采用预臭氧-混凝沉淀-
16、砂滤-臭氧活性炭-清水池的处理工艺;C 水厂将超滤代替砂滤,并置于臭氧活性炭工艺之后,E 水厂则无7312环境科学44 卷预臭氧的处理环节,并将砂滤置于臭氧活性炭工艺之后表 2监测点位和频率Table 2Monitoring point and frequency水厂ABCDEFGH供水水源1 号水源2 号水源监测点位各水厂对应的进厂水采样点、出厂水采样点、管网水采样点、二次供水采样点采样日期(年-月)2019-04、2019-07、2019-09、2019-11、2020-01 和 2020-06表 3水厂处理工艺1)Table 3Water treatment process水厂ABCDE
17、FGH处理工艺1)预臭氧-混凝沉淀-砂滤-臭氧活性炭-清水池;预臭氧-混凝沉淀-臭氧活性炭-超滤-清水池;混凝沉淀-臭氧活性炭-砂滤-清水池1.3样品处理与检测抗生素和内分泌干扰物水样前处理的富集浓缩和测定参照姜蕾等13 的方法进行 将 1 L 水样过滤后调节 pH 为 3.0,加入 0.5 g 螯合剂 Na2EDTA,经HLB 固相萃取柱进行富集,甲醇洗脱,氮吹浓缩,1 1甲醇水溶液定容至 1.0 mL 待进样 采用液相色谱-串联质谱仪对抗生素和内分泌干扰物进行检测,电喷雾离子源正/负离子扫描模式(ESI+/ESI ),流动相为含 0.1%(体积比)甲酸的乙腈溶液和0.1%(体积分数)甲酸的
18、水溶液 抗生素、内分泌干扰物检测限范围分别位于 0.015 2.16 ng L1和0.01 2.23 ng L1 1 L 地表水加标 50 ng 的抗生素和内分泌干扰物混标,抗生素的回收率范围75.1%108.7%,内分泌干扰物回收率范围 68.4%106.0%藻毒素的检测方法参照上海市地方标准水源水中微囊藻毒素测定液相色谱-串联质谱法(DB 31/T 1178-2019)1.4健康风险评价方法1.4.1藻毒素藻毒素的健康风险评价参考文献 14,15 的方法进行,建立水环境中化学致癌物和非化学致癌物的健康风险评价模型 本研究主要检出的藻毒素类型为微囊藻毒素-(MC-)和微囊藻毒素-L(MC-L
19、),其中 MC-L 体现为非致癌风险,MC-的致癌性尚未阐明且尚无致癌性强度系数或参考剂量等相关毒理学参数 因此,本研究只探讨了 MC-L 的非致癌风险 MC-L 的非致癌风险计算公式为:=2 2ci/(m age fD)106(1)式中,为 MC-L 经饮水途径个人年均健康危害风险度;ci为水中 MC-L 的浓度(mg L1);m 为成人平均体重,取 70 kg;age 为人均寿命,取 70;fD 为 MC-L 经饮水途径参考剂量,取 4 105mg (kg d)11.4.2内分泌干扰物内分泌干扰物的健康风险评价参考王淑婷等16 的方法进行,建立水环境中化学致癌物和非化学致癌物的健康风险评价
20、模型 本次研究检出的内分泌干扰物类型仅为双酚 S 和雌酮,由于 WHO 和美国 EPA 尚未给出这些物质的致癌强度系数和参考剂量等相关参数,因此本次研究仅评价该两种内分泌干扰物的非致癌风险 双酚 S 和雌酮的非致癌风险计算公式为:HQ=CDI/fD(2)式中,HQ 为非致癌风险值,当 HQ1 时认为会对人体产生健康危害,当 HQ 1 时表示风险较小;CDI为单位体重日摄入量 mg (kg d)1;fD 为目标物的非致癌参考剂量 mg (kg d)1 1.4.3抗生素抗生素的健康风险评价参考李辉等17 的方法进行,根据人体对抗生素的日均可接受量,计量抗生素对人体健康的风险商值 抗生素的人体健康风
21、险熵值计算公式为:QH=MEC DWI AB FOEADI BW HQ(3)式中,QH为人体健康的风险商值,当 QH0.01时,表明抗生素对人体健康造成的风险水平可忽略不计,当 0.01 QH0.1 时,表明抗生素对人体健康造成的风险属于低水平;当 0.1 QH1 时,表明抗生素对人体健康造成的风险属于中等水平,当QH 1 时,表明抗生素对人体健康造成的风险处于高水平;MEC 为抗生素的测定浓度(g L1);DWI 为每日饮水量(L d1);AB 为胃肠吸收率,按1 计算;FOE 为暴露频率(350 d a1),按 0.96 计算;ADI 为日均可接受摄入量 g (kg d)1;BW83124
22、 期严棋:上海市从源头到龙头的饮用水新型污染物分布特征及健康风险评价为日均体重(kg);HQ 为最高风险,按 1 计算2结果与分析2.1藻毒素分布特征监测期间通过采样检测发现:经过水厂处理工艺后,各水厂对应的出厂水、管网水和二次供水环节均无藻毒素的检出;各水厂进厂水的藻毒素浓度情况如表 4 和图 1 所示 由表 4 可知,2019 年 4 月、2020 年 1 月和 2020 年 6 月在各水厂进厂水中也均无藻毒素的检出,2019 年 7 月各水厂进厂水藻毒素浓度相对较高 数据表明,原水中藻毒素的浓度与气温存在较强的相关性,当气温较高时,原水中藻类生长环境较为良好,有利于藻毒素的生成;而现阶段
23、各水厂的深度处理工艺均能较好地去除进厂水中的藻毒素,且在管网水和二次供水中均无藻毒素的再生表 4水厂进厂水藻毒素浓度1)/ng L1Table 4Algal toxin concentrationof waterworks inflow/ng L1月份ABCDEFGH4NDNDNDNDNDNDNDND719.870.9109.411.662.715.334.139.8917.4ND30.14.915.710.4ND42.1119.59.39.94.711.99.23.92.7次年 1 月NDNDNDNDNDNDNDND次年 6 月NDNDNDNDNDNDNDND1)ND 表示未检出图 2水厂进
24、厂水微囊藻毒素 和 L 浓度Fig 2MC-and MC-L concentration of waterworks inflow图 1水厂进厂水藻毒素浓度Fig 1Algal toxin concentration of waterworks inflow进一步分析藻毒素的监测数据,发现检出的藻毒素类型主要以 MC-和 MC-L 为主,与太湖18和巢湖19等水库型水源地中藻毒素的主要类型相同 该两类藻毒素在各水厂进厂水中的检出情况如图 2 所示 与藻毒素总浓度相同,MC-和 MC-L 在进厂水中的浓度也均在 7 月达到最大值 比较 A F 水厂进厂水中藻毒素的浓度,可以发现同为 1 号水源供
25、水水厂,距离原水泵站较远的 A、D 和 F 水厂的进厂水中藻毒素浓度较低,而距离原水泵站较近的 B、C 和 E 水厂的进厂水中藻毒素浓度较高 该现象与 1 号水源泵站对输送原水进行预氧化处理有关20 原水输送管网中,氧化剂会对藻毒素进行氧化作用,距离越远的水厂,氧化剂与藻毒素的作用时间越长,因而进厂水中藻毒素浓度也越低2.2内分泌干扰物分布特征监测期间通过采样检测发现:经过水厂处理工9312环境科学44 卷艺后,大部分出厂水中内分泌干扰物得到有效地去除 2019 年 4 月和 2020 年 1 月在各监测点位均无内分泌干扰物的检出,其余时段内分泌干扰物的浓度情况如图 3 所示 总体而言,内分泌
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 上海市 源头 龙头 饮用水 分布 特征 健康 风险 评价 严棋
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。