太湖流域(常州)不同水体中有机磷酸酯的污染特征及风险评价

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本文对13种环境中常见有机磷酸酯(OPEs)的分析方法进行优化,并对污水处理厂以及对常州市和太湖地表水环境中OPEs的污染水平进行检测。研究了常州、北京污水处理厂各工艺段污水和受纳水体中OPEs的污染特征,及污水处理厂对OPEs的去除效率;调研了常州企业废水和地表水中OPEs的污染特征并评估其环境风险;分析了19条太湖入湖河流和太湖不同区域水体中OPEs的污染特征。主要结论如下:(1)建立和完善了环境中常见的13种OPEs的UPLC-MS/MS检测方法,实现了极性跨度较大OPEs的同时快速测定。优化了固相萃取柱、洗脱液、洗脱液体积等条件,建立了有较宽线性范围、良好加标回收率、较高灵敏度以及重现性良好的分析方法,该方法对研究环境中多种OPEs的污染现状和迁移转化发挥一定的作用。(2)污水处理厂是城市OPEs的汇聚之地和环境中OPEs的重要源头。检测7个常州污水处理厂进出水中13种OPEs,进出水OPEs总浓度水平分别为329.264391.12 ng·L-1和323.13839.71 ng·L-1,不同污水处理厂之间主要OPEs单体略有差距。对比A/O、A2O、SBR和CAST四种不同污水处理工艺对OPEs去除效率,发现SBR对OPEs去除效果较好,A2O工艺次之,CAST工艺对OPEs去除效果最差。对常州市污水处理厂出水进行环境风险评价,得出TPhP在5个污水处理厂出水中有高风险,在另外2个污水处理厂出水中存在中等风险。TEHP在所有污水处理厂出水中存在中等风险;其他OPEs单体在常州市污水处理厂出水中均为低风险或者不存在风险。检测北京市某污水处理厂总进水中,TEP浓度最高,波动范围较大,浓度范围在62.5203.5 ng·L-1之间;北京污水处理厂对OPEs去除率为50%,污水处理厂出水是受纳水体中OPEs的主要来源;对北京污水处理厂出水中,发现TEHP存在高风险,其他有机磷酸酯的风险较小(RQ<0.10)。(3)调研常州市重点污染企业和地表水中OPEs污染特征,评估常州京杭大运河和丹金溧漕河水体中OPEs的环境风险。常州市地表水和企业废水中广泛检出OPEs的存在,TCPP、TEP和TCEP是水体中含量最高的有机磷酸酯单体。常州市地表水中ΣOPEs含量为126.86680.40 ng·L-1,工业废水中ΣOPEs含量在91.702778.57 ng·L-1,两家工业废水集中的污水处理厂进出水OPEs远高于其他企业废水,3种单体TEP、TCEP和TCPP为含量最多,与地表水中含量最高种类相一致。评估常州市地表水环境中OPEs生态风险,TEHP仅在一个点有高风险,对其他点位有57.14%的中等环境风险,其他有机磷酸酯的环境风险较小(RQ<0.10)。(4)调研太湖19条入湖河流和太湖水体中OPEs组成特征和时空分布,对太湖水体中OPEs环境风险进行评估。OPEs广泛存在于入湖河流和太湖水体中,入湖河流中冬季和夏季ΣOPEs含量分别为180.387059.07 ng·L-1和154.442525.49 ng·L-1,TEP、TCPP、TCEP三种单体是太湖水体最主要的OPEs,占ΣOPEs浓度值的87%以上。太湖北部和西部入湖河流中OPEs浓度最高,是因为这两个区域河流上游常州和宜兴地区工业发达,废水排放量大;南部湖区OPEs浓度最低。对比入湖河流冬季和夏季OPEs浓度,冬季含量高于夏季;得出工业生产是影响OPEs含量和分布的主要因素。生态风险评价结果表明太湖水体中OPEs对水生生物具有较低的环境风险,但其可能引起的水生态效应不容忽视。
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