筛查我国主要流域地表水中PPCP类PMT污染物

金彪 研究员

随我国化工行业的快速发展,数以万计化学品的生产、使用和排放加大了环境负担和健康风险。为保护我国饮用水资源安全,我国在2018年开展了全国范围内的集中式饮用水水源地环境保护专项行动。近期《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中明确提出了“重视新污染物治理”的新要求。化学品的环境排放是水体中新污染物的重要来源之一。

药品及个人护理品 (PPCPs) 是一类用量大、普适性强的化学品,污水排放是水体中PPCPs的重要来源。近10年来,我国学者已经对我国水环境中PPCPs进行了观测研究,积累了宝贵数据。水体的化学品污染是我国水资源面临的难题之一,其中持久性、迁移性及毒性化学品 (PMT substances) 具有持久性和弱吸附性,故不容易被沉积物或活性炭等天然屏障或水处理过程去除,能够逐水迁移,在饮用水水源汇聚,进而影响饮用水水质,并通过饮水这一暴露途径危害人体健康。基于这个新的认识,2020年10月,欧盟委员会发布了着眼于2050年的《面向无毒环境的化学品可持续发展战略》,提出将PMT纳入《欧盟物质和混合物的分类、标签和包装法》(REACH),并执行分类和标签制度。

水中PPCP类水污染物数以百计,究竟哪些物质直接牵涉饮用水水源的水质?针对这个问题,广州地化所有机地化国家重点实验室团队调研了我国近年来75篇相关文献,建立了我国主要流域中监测的432种PPCPs的化学污染物清单,系统筛查了其中具有持久、迁移性和毒性(PMT)的污染物。根据筛查结果以及所获取的数据优先级,将PPCP的划分为:vPvM、 PMT、potential PMT/vPvM++、potential PMT/vPvM、PM 等类别。另外,我们进一步探查了我国地表水 (图1)、地下水及饮用水中(图2)已检测出的52种具有或具有潜在PMT特性的PPCPs的污染分布情况及使用类型 (图3)。同时,通过我们的化学品筛查工作验证了一个科学假说,即地下水及饮用水中存在的PMT类PPCPs的占比大于在其在地表水中的占比。

图1:(a) 我国地表水体中PPCPs的持久性、迁移性及毒性特征分类, (b) 地表水体中主要PPCP-PMTs浓度箱线图

在138种地表水检测到的PPCPs (药品及个人护理品)中,具有或很可能具有PMT性质的PPCPs有52种,占地表水种检测到PPCPs的37.7%;在上述52种PPCP-PMTs中,浓度较高的包括:三氯生、氟苯尼考、红霉素、磺胺甲恶唑等。

图2:(a) 我国地下水及饮用水中PPCPs的持久性、迁移性及毒性特征分类 (b) 地表水中PPCP-PMTs浓度箱线图 (c) 饮用水中PPCP-PMTs浓度箱线图

地下水及饮用水中检测到的PPCPs-PMTs共47个,占总检出PPCPs数量的44.3%;其中诺氟沙星,氯四环素,四环素,红霉素在地下水中的浓度较高;而红霉素,磺胺甲恶唑,磺胺嘧啶,氧氟沙星在饮用水中检出的浓度较高。

图3:(a) 地表水中52种PPCP-PMTs的使用类型 (b) 我国主要流域中检测到的PPCP-PMTs的数量

52种 (59.6%) PPCP-PMTs的使用类型主要为抗生素,其次为消炎镇痛药和杀菌类物质;抗生素中氟喹诺酮和磺胺类药物是被检出的主要PPCP-PMTs。

研究结果显示在我国地表水,地下水及饮用水中检测到的PPCPs超过三分之一具有或很可能具有持久性、迁移性及毒性的特征。根据我们筛查出的PPCP-PMT清单,应针对这类高危水污染物进行源头消减,以保护我国饮用水资源和地下水安全。

该项工作由中国科学院广州地球化学研究所金彪、张干研究员,挪威岩土工程研究所Hans Peter Arp教授,生态环境部固废与化学品管理技术中心于洋研究员合作完成。论文题为“The distribution of persistent, mobile and toxic (PMT) pharmaceuticals and personal care products monitored across Chinese water resources”,近期发表在国际期刊Journal of Hazardous Material Letters。第一作者和主要完成人包括硕士研究生黄晨和韩民。近日欧洲媒体“Chemical Watch” 以题为“Scientists in China call for national strategy on PMT substances”对这项研究成果进行了报道。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.hazl.2021.100026

延伸阅读:

1.  Huang, C., Jin, B., Han, M., Yu, Y., Zhang, G. and Arp, H.P.H. (2021) The distribution of persistent, mobile and toxic (PMT) pharmaceuticals and personal care products monitored across Chinese water resources. Journal of Hazardous Materials Letters, 100026.

2.  Jin, B., Huang, C., Yu, Y., Zhang, G. and Arp, H.P.H. (2020) The Need to Adopt an International PMT Strategy to Protect Drinking Water Resources. Environmental Science & Technology 54(19), 11651-11653.

3.  Chemical Watch:https://chemicalwatch.com/268479/scientists-in-china-call-for-national-strategy-on-pmt-substances