江 靜,周清時(shí)
(1.句容市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,江蘇 句容 212400;2.長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430062)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,環(huán)境污染問(wèn)題逐漸突出,我國(guó)飲用水源受污染率已高達(dá)90%。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),水環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重,各類(lèi)水體中頻繁檢出藥物和個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)。水環(huán)境中PPCPs的殘留對(duì)水環(huán)境質(zhì)量保護(hù)提出新的挑戰(zhàn),迫切需要加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境中典型藥物殘留污染水平的調(diào)查,以保障生態(tài)安全和人體健康。本文對(duì)PPCPs的污染現(xiàn)狀及分析檢測(cè)方法進(jìn)行了綜述。
人體或動(dòng)物用藥是水環(huán)境中PPCPs最主要的來(lái)源,一般而言,藥品經(jīng)人體或動(dòng)物攝入后通過(guò)尿液或糞便排入污水中;此外,一些不用和過(guò)期的藥物則通過(guò)丟棄等方式最終也會(huì)匯入到城市生活污水中。因?yàn)閭€(gè)人護(hù)理品大都是外用,除了與藥物相似的來(lái)源,還通過(guò)洗漱、沐浴及游泳等過(guò)程直接排入生活污水,而一些揮發(fā)性的物質(zhì)還可以揮發(fā)到空氣中。
污水處理廠(chǎng)也是PPCPs的一個(gè)主要的點(diǎn)污染源,但同時(shí)也是一個(gè)集中處理的場(chǎng)所。目前,污水處理廠(chǎng)的污水處理工藝主要是通過(guò)微生物作用或絮凝作用等完成,并非針對(duì)PPCPs而設(shè)計(jì),也不能有效去除PPCPs。此外,污泥的回用與垃圾的填埋可以使固體廢棄物中的PPCPs、家畜養(yǎng)殖場(chǎng)所排放的糞便和吸附于污水處理廠(chǎng)活性污泥中的PPCPs進(jìn)入土壤,之后再通過(guò)地表徑流和滲濾進(jìn)入地下水或地表水。禽畜與水產(chǎn)養(yǎng)殖及其產(chǎn)生的廢水排放也是水環(huán)境中PPCPs的一個(gè)重要來(lái)源,它們可以直接進(jìn)入地表水與地下水[1]。
最后,PPCPs的生產(chǎn)制造所產(chǎn)生的污染廢水、廢渣,在未經(jīng)處理的情況下任意排放也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。中國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,因而承擔(dān)了大部分藥品與原料的生產(chǎn)任務(wù),是全球第二大原料藥生產(chǎn)國(guó)。此外,我國(guó)在制藥行業(yè)沒(méi)有明確的廢水排放標(biāo)準(zhǔn),污水處理廠(chǎng)的傳統(tǒng)工藝又沒(méi)有針對(duì)性去除,這就使得藥品制造業(yè)所產(chǎn)生的污染更為突出。在日常生活中使用的藥品和個(gè)人護(hù)理用品通過(guò)各種途徑進(jìn)入環(huán)境后,通過(guò)遷移轉(zhuǎn)化,又可以進(jìn)入水廠(chǎng),而未被水廠(chǎng)去除的PPCPs有可能通過(guò)供水系統(tǒng)再次進(jìn)入日常生活,對(duì)人類(lèi)健康造成潛在危害。
由于水環(huán)境中PPCPs的種類(lèi)繁多,各個(gè)物質(zhì)的理化性質(zhì)與生物活性各不相同,去除難度較大。另外,由于PPCPs化合物大都沒(méi)有共性結(jié)構(gòu),因而對(duì)所有的有機(jī)體均可產(chǎn)生生物效應(yīng)。研究人員通過(guò)對(duì)PPCPs污染物的生物毒性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)低濃度的PPCPs對(duì)水生生物具有不良反應(yīng),能夠引起土壤或水生生物的生物化學(xué)性質(zhì)或生理變化。這些發(fā)現(xiàn)加大了公眾對(duì)PPCPs的關(guān)注,思考其對(duì)人類(lèi)健康與水生生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。
PPCPs化合物具有較強(qiáng)的持久性、緩慢的生物降解性、生物活性和生物累積性等,若長(zhǎng)期暴露于人體或水生、陸生生物體,將會(huì)給人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大的潛在危險(xiǎn)。以淡水無(wú)脊椎動(dòng)物九頭蛇為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)了藥品對(duì)高等生物的性別比有影響;對(duì)立痛定等藥品的生態(tài)毒理學(xué)影響的研究表明PPCPs影響植物生長(zhǎng);雙酚A等雌激素對(duì)各種畸形生命體的生理結(jié)構(gòu)有影響[2]。各種各樣的生物通過(guò)不同的方式被影響,表明這種微妙影響可能產(chǎn)生比先前預(yù)料到的更嚴(yán)重、更廣泛的問(wèn)題。通過(guò)不同的生物標(biāo)記研究三氯生對(duì)劍尾魚(yú)的急性毒性實(shí)驗(yàn)表明三氯生的半致死濃度(LC50)為1.47 mg/L,是劍尾魚(yú)階段1和階段2基因和酶活性的主要誘導(dǎo)物,且對(duì)雄性魚(yú)比對(duì)雌性影響更大,表明三氯生在基因表現(xiàn)和酶活性方面有很大的性差異。此外,三氯生還容易在水生微生物體內(nèi)富集。在德克薩斯州的某條河流的藻類(lèi)中檢測(cè)出三氯生,其富集量為50~400 ng/g(鮮質(zhì)量)。麝香類(lèi)物質(zhì)對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)也具有生態(tài)毒性作用。硝基麝香具有較強(qiáng)的生物富集作用,容易滲入人體細(xì)胞;佳樂(lè)麝香、吐納麝香能明顯抑制水生生物幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育;吐納麝香能引起實(shí)驗(yàn)小鼠急性肝損傷[3]。
通過(guò)檢測(cè)日本青鳉魚(yú)的攝食行為和游行速度,研究PPCPs對(duì)青鮫鳉魚(yú)極性的影響,發(fā)現(xiàn)PPCPs以不同機(jī)制影響青鳉魚(yú)的攝食行為及游行速度,這些行為變化可以為PPCPs對(duì)水生生物毒性的評(píng)估提供指示[4]。此外,三氯生也容易在動(dòng)物和人體內(nèi)富集,不僅存在于人的奶汁中,也存在于污水中飼養(yǎng)的魚(yú)體內(nèi)。最近,人們發(fā)現(xiàn)在激素或結(jié)構(gòu)相似的化合物(如異型雌激素)達(dá)到1 ng/L時(shí),就容易引起雌性魚(yú)類(lèi)的雄性化,或者雄性魚(yú)類(lèi)的雌性化。雖然目前沒(méi)有確切證據(jù)表明其對(duì)人類(lèi)環(huán)境健康造成危害,但其引起的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注[5]。
由于PPCPs污染物的低濃度,強(qiáng)極性與熱不穩(wěn)定性及環(huán)境基質(zhì)的復(fù)雜性,使得PPCPs的分析檢測(cè)難度增加。隨著化學(xué)分析技術(shù)的快速發(fā)展,建立了一系列的分離富集方法,儀器靈敏度大大提高,使得環(huán)境中存在的多種微量污染物得以準(zhǔn)確檢測(cè)。目前,關(guān)于PPCPs污染物的測(cè)定主要是以氣相色譜和高效液相色譜為基礎(chǔ),或通過(guò)色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行,可選用的檢測(cè)方法有氣相色譜質(zhì)譜法、氣相色譜法、液相色譜質(zhì)譜法、液相色譜法等。對(duì)于藥品類(lèi)污染物,大都采用以液相色譜為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù),而對(duì)于麝香類(lèi)污染物,則采用氣相色譜檢測(cè)。
環(huán)境樣品中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的分析檢測(cè)通常使用氣相色譜法,可以同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析,靈敏度較高并且能滿(mǎn)足痕量有機(jī)物的分析要求,還能有效排除基質(zhì)干擾。近年來(lái),該技術(shù)被用來(lái)檢測(cè)環(huán)境中農(nóng)藥、獸藥、防曬劑、合成麝香等PPCPs污染物。采用微波輔助溶劑萃取結(jié)合GC-MS方法對(duì)固體基質(zhì)中多種PPCPs進(jìn)行檢測(cè),加標(biāo)回收率為(89.6±2.89)%。通過(guò)GC-MS法對(duì)污泥中環(huán)境內(nèi)分泌干擾物與PPCPs進(jìn)行分析檢測(cè),定量檢測(cè)限為4.7~39 ng/g。利用GC-MS2法對(duì)合成麝香、抗菌劑等PPCPs進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)限為5.1~397 ng/g,得到的加標(biāo)回收率為87%~114%。
液相色譜法是70年代以后發(fā)展最快的一個(gè)分析化學(xué)分支,也是環(huán)境樣品中大量化合物檢測(cè)的常用方法。對(duì)于極性物質(zhì)、不易揮發(fā)及熱不穩(wěn)定化合物,HPLC-MS法具有較大的適用性。采用LC-MS法對(duì)污泥中的PPCPs檢測(cè),研究了日光暴曬與曝氣的影響,通過(guò)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究其半衰期,發(fā)現(xiàn)在厭氧情況下半衰期比好氧條件下高。研究人員調(diào)查了維多利亞港與珠江的抗生素污染水平,采用LC-MS2法得到的濃度水平在豐水期與枯水期分別為11~67 ng/L和66~460 ng/L。
藥品與個(gè)人護(hù)理品是人類(lèi)生活所必須的物品,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高,使用量日益劇增,隨著該類(lèi)物質(zhì)被源源不斷的排入水環(huán)境,為此而帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。由于環(huán)境基質(zhì)的復(fù)雜性及難去除等特點(diǎn),迫切需要開(kāi)發(fā)快速、簡(jiǎn)便、綠色的多物質(zhì)同時(shí)檢測(cè)的分析方法,為水環(huán)境污染調(diào)查及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提高技術(shù)支撐。