磺胺及其代谢物在珠江三角洲典型城市污水厂与河流中的赋存和生物毒性研究

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近年来,药物与个人护理品(PPCPs)大量残留在环境中。我国是抗生素生产大国,磺胺(SAs)则广泛应用于人类健康生活和疾病控制。未被完全利用的磺胺抗生素通过尿液、粪便排泄等途径进入污水处理系统,而现有污水处理技术并不能对其进行完全去除。最终残留的磺胺富集于污水厂附近的自然水体中,对珠江的水生环境及微生物会有一定的潜在影响。因此本课题旨在研究磺胺及其代谢物在珠三角城市污水厂及河流里的赋存和生物毒性效应。本研究采集了珠三角的4家城市污水处理厂及相应排放河流于枯水期和丰水期两时段的污水。通过使用优化后的固相萃取-高效液相色谱分析法去定性定量磺胺目标物,分析其在污水厂里的赋存和去除效率。进而结合实际环境定量结果,利用风险熵值法来评估残留的磺胺化合物对三类水生生物(藻类、鱼、水蚤)的潜在生态风险。最后,使用发光细菌毒性测试法,研究磺胺的急性生物毒性效应。本研究得出的主要结论如下:(1)磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺吡啶(SPY)和磺胺甲噁唑(SMX)在污水厂的检测频率较高而且浓度也相对较高,尤其是在枯水季节。其中,SDZ和SMX在进水中的最大浓度分别为216 ng/L和200 ng/L。(2)城市污水厂对大多数磺胺目标物的降解效率超过50%。此外,污水厂中磺胺母体化合物与乙酰化代谢物的相互转化普遍存在的这一现象会影响对去除效率的精准评估,可考虑将母体化合物与相应的代谢物联合评估的方法。而且现有的多数城市污水厂的二级生物处理工艺并不能完全去除磺胺污染物,其最终出水排放的残留污染物对附近接收河流的影响不容忽视。(3)多数SAs对环境微生物不具有严重的潜在危害性,除了SDZ、磺胺二甲嘧啶(SMZ)和SMX这三种物质。其中无论是在城市污水厂的出水和附近的环境河流中,SMX对海藻均有着很大的潜在危害性,其风险值HQ>3.6。(4)急性生物毒性实验表明,不同质量浓度的磺胺对明亮发光杆菌T3发光性的影响趋势是随着磺胺药物质量浓度的增加,对发光杆菌发光的抑制作用增强,呈现为经典的S型剂量效应曲线。而且不同磺胺物质对不同生物的急性毒性大小也有所差异,6种磺胺药物对明亮发光杆菌T3的生物毒性大小排序依次为:磺胺甲噁唑(SMX)>N-乙酰磺胺嘧啶(ACSDZ)>N-乙酰磺胺二甲嘧啶(ACSMZ)>N-乙酰磺胺甲噁唑(ACSMX)>磺胺吡啶(SPY)>磺胺嘧啶(SDZ)。
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