某市再生水灌區(qū)水土環(huán)境中PPCPs污染特征分析

黃德亮，何江濤，楊 蕾，何寶南 （中國地質(zhì)大學（北京）水資源與環(huán)境學院，水資源與環(huán)境工程北京市重點實驗室，北京 100083）

某市再生水灌區(qū)水土環(huán)境中PPCPs污染特征分析

黃德亮，何江濤*，楊 蕾，何寶南 （中國地質(zhì)大學（北京）水資源與環(huán)境學院，水資源與環(huán)境工程北京市重點實驗室，北京 100083）

為初步了解再生水灌區(qū)土壤環(huán)境中藥物與個人護理品（PPCPs）的污染特征，識別灌區(qū)地下水中PPCPs的主要來源，對某市東南郊Y灌區(qū)內(nèi)的淸灌區(qū)、再生水灌區(qū)以及濕地三種類型的場地進行了精細剖面鉆探工作，采集不同深度土壤、灌區(qū)地表水及成井地下水樣品，分別對其進行了常規(guī)指標和15種PPCPs濃度的測試.結(jié)果表明，不同場地土壤中PPCPs含量分布存在差異，土壤剖面中PPCPs含量總體表現(xiàn)為再生水灌區(qū)＞清灌區(qū)＞濕地.土壤中PPCPs總濃度平均值為15.6μg/kg，主要以卡馬西平CBZ、苯扎貝特BF、吉非羅齊GF、氯霉素CP、吲哚美辛IM為主.灌區(qū)地表水中 PPCPs總含量明顯高于地下水，總濃度平均值分別為 272.5ng/L和 63.5ng/L，且地表水中，PPCPs含量呈現(xiàn)沿程遞減現(xiàn)象.利用Multi-cell基本原理并結(jié)合推流的概念刻畫PPCPs從地表穿透土壤包氣帶進入地下水的垂向輸移過程，計算結(jié)果顯示除卡馬西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA外，其余9種PPCPs計算值和地下水中的實測值吻合良好，初步證實再生水是灌區(qū)地下水中PPCPs的主要來源.

藥物及和人護理品（PPCPs）；再生水灌區(qū)；折減系數(shù)；源識別

藥物及個人護理品（PPCPs）作為人類的必需品，種類繁雜，包括各類抗生素、人工合成麝香、止痛藥、降壓藥、避孕藥、催眠藥、減肥藥、發(fā)膠、染發(fā)劑和殺菌劑等.1999年，Daughton等［1］對PPCPs環(huán)境污染與生態(tài)風險的綜述研究逐漸引起人們對這類新型污染物的關(guān)注.隨著環(huán)境分析技術(shù)的進步，地下水環(huán)境中PPCPs的檢出成為最嚴重的環(huán)境問題之一［2］，而再生水被認為是城市地下水中PPCPs等新型有機污染物的主要來源.在缺水的北方，城市污水的再生回用已經(jīng)成為緩解水資源匱乏的重要途徑［3］，再生水被廣泛應用于農(nóng)業(yè)灌溉、景觀用水和含水層補給［4］.再生水回用雖能緩解一定的供水壓力，但由于污水處理廠現(xiàn)有工藝的制約，對 PPCPs等不能有效去除，導致其最終進入環(huán)境介質(zhì)，長期暴露對生物和人類健康造成潛在危害.景觀用水［5］、海洋［6］、灌溉農(nóng)田［7-8］、河流以及地下水［9-13］中已有不同程度PPCPs檢出.考慮到再生水的利用對環(huán)境的影響日益嚴重，因此開展PPCPs在環(huán)境中運移方法分析以及污染來源解析具有重要意義.

本文對B市東南郊Y灌區(qū)內(nèi)的淸灌區(qū)、再生水灌區(qū)以及濕地3種類型的場地進行了精細剖面鉆探工作，采集不同深度土壤、灌區(qū)地表水及成井地下水樣品，分析了 PPCPs的檢出情況、含量水平和分布特征，結(jié)合場地鉆孔土壤垂向剖面，初步探索PPCPs在‘地表水-土壤-地下水’的響應關(guān)系，運用 Multi-cell基本原理并結(jié)合推流的概念對包氣帶中 PPCPs污染進行量化，對再生水灌區(qū)土壤和地下水中 PPCPs來源進行識別.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

再生水灌區(qū)位于某市東南郊區(qū)（如圖1），該市位于山前沖積平原，西北地勢高，主要為基巖，松散堆積物主要分布在東南地勢低的山前平原.灌區(qū)耕種方式主要以傳統(tǒng)玉米小麥輪種和蔬菜大棚種植為主，其中蔬菜大棚為井灌，傳統(tǒng)農(nóng)作物種植區(qū)為再生水灌溉.再生水來自灌區(qū)北側(cè)4km處的河，經(jīng)引水渠引入進行農(nóng)田灌溉.河水主要來自于上游某污水處理廠處理后的再生水.濕地位于再生水灌區(qū)南部，面積約 0.07km2，濕地蓄水主要來源于農(nóng)田灌溉后的余水.

1.2 樣品采集

采用地質(zhì)勘探?jīng)_擊鉆于2014年11月對再生水灌區(qū)進行垂向精細剖面鉆探工作，共布置3個鉆孔（鉆孔分布見圖1），鉆孔深度12.5～15.0m不等，地下水位在8.9～11.4m.其中鉆孔Y-1位于井灌區(qū)內(nèi)，以場地地下水作為清灌區(qū)對照組；Y-2位于再生水灌區(qū)內(nèi)，位于傳統(tǒng)作物區(qū)；鉆孔Y-3位于濕地內(nèi)，為再生水補給濕地場地.共采集土壤樣品43組，采樣原則為：淺層加密采樣，采樣間距在0.2～0.5m；深層采樣間距可適當加大，為在 1～2m，具體采樣情況見表 1.土樣均用錫箔紙避光保存于自封袋中，放入便攜式冰箱冷藏.

表1 研究區(qū)采樣采集情況場地土樣采集情況Table 1 Information on soil sampling sitesin study area

同期對灌區(qū)內(nèi)灌溉用水進行沿程采樣，并對Y-2鉆孔成井地下水樣品進行采集，地下水采用PVC貝勒管采樣器（bailers tube）進行采集，地表水采用便攜式手持取樣泵采集.地表水采集按照上下游順序，地表水 4個采樣點.地表水采樣點位一般應在水面0.5m以下，距河底0.5m以上，樣品放在1L棕色瓶中；成井地下水采樣前進行洗井，共采集水樣2個，采樣量為2L.所有樣品暫存于便攜式冷藏箱中，帶回實驗室后置于0～4℃冰箱保存.

圖1 研究區(qū)及采樣點分布Fig.1 Study area and sampling sites

1.3 樣品測試

本研究選用高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS），詳見Dai的文章［2］，優(yōu)化了不同介質(zhì)PPCPs前處理方法，建立了能同時、快速檢測水、土樣品中15種PPCPs的分析方法.15種藥物標品均購自 Dr.Ehrenstorfer（德國），純度＞95%，相關(guān)理化性質(zhì)參數(shù)如表2所示.所用試劑均為色譜級，超純水由Milli-Q超純水系統(tǒng)制得（Millipore，美國）.

1.3.1 水樣前處理用經(jīng)在馬弗爐中 450℃灼燒4h的直徑為47mm的玻璃纖維濾紙進行水樣過濾.取過濾后的水樣加入 50ng D3—mecoprop和13C—phenacetin替代物，不調(diào)節(jié)pH值.先后用5mL甲醇、3×5mL超純水依次通過小柱進行活化.大容量采樣線與 HLB小柱相連，另一頭浸入水樣，調(diào)節(jié)固相萃取裝置使得水樣速率為5～10mL/min.后用5mL5%甲醇溶液（超純水：甲醇=19：1，V：V）清洗柱子去除雜質(zhì)，真空干燥1h.用4mL甲醇進行洗脫2次，洗脫液經(jīng)平行蒸發(fā)濃縮，后用甲醇定容至1mL，經(jīng) 0.22μm針頭過濾器過濾并移入棕色進樣瓶，于4℃冰箱保存待測.

表2 PPCPs理化性質(zhì)Table 2 The physicochemical propertiesof PPCPs

空白加標回收率實驗：向6組1L超純水中分別加入25ng PPCPs混標和50ng上述替代物，操作步驟與水樣一致，得到回收率為 95%～105%，RSD為3.5%；樣品加標回收實驗：分別向3組（每組6份）1L地表水樣品和1L地下水樣品中添加10、50和100ng低、中、高3個濃度梯度的PPCPs混標和50ng D3—mecoprop和13C—phenacetin替代物，與水樣處理方法一致，樣品加標回收率分別為：地表水為 70%～88%、86%～95%和 83%～101%，地下水為80%～98%、83%～95%和93%～105%.

1.3.2 土壤前處理將所取土樣凍干研磨過60目篩后準確稱取2.0g于15mL離心管中，加入50ng替代物，避光老化24h；加入8ml甲醇水提取液（甲醇：水=1：2，V：V，）；經(jīng)渦旋1min；超聲15min浸提后，5000rpm離心10min；將上清液移入1L棕色樣品瓶中.上述步驟重復 3次，3次提取上清液共30mL.加超純水稀釋定容至 500mL，后續(xù)步驟同上述水樣處理過程.

樣品加標回收率實驗：取6組同一采樣點土壤樣品各2.0g，分別加入50ngPPCPs混標和50ng D3—mecoprop和13C—phenacetin替代物，后續(xù)處理步驟通土樣，得到的樣品加標回收率為：68%～118%，相對標準偏差RSD為8.5%；內(nèi)標回收率為88%～99%.

1.3.3 質(zhì)量控制為保證測試結(jié)果的準確性，選用以下質(zhì)量保證與質(zhì)量控制措施：

①每批樣品測定前后，各測定一次標準曲線溶液，用于判斷儀器響應變化，其相對變化不大于10%.每個樣品添加替代物50ng，回收率為80%～98%；②每批樣品均設置實驗室空白和野外取樣空白，要求空白值不得高于儀器最低檢出限；③每批樣品，每 10個設置一個平行樣品，平行樣品的相對誤差小于30%；④每批樣品，每10個設置一個樣品加標，加標量為50ng，加標回收率為75%～110%.

2 結(jié)果與討論

2.1 場地地表水及地下水中PPCPs含量分析

對場地再生水河道以及成井地下水取樣分析，從圖2（a）中可以發(fā)現(xiàn)，水樣中PPCPs總濃度均超過50ng/L，地表水PPCPs總濃度均大于地下水，地表水與地下水中美托洛爾MTP無檢出，此外地下水中普萘洛爾PPN、舒必利SP、甲氧芐啶TP、苯扎貝特BF、吉非羅齊GF、吲哚美辛IM均沒有檢出.根據(jù)地表水取水位置順序發(fā)現(xiàn)，PPCPs濃度含量水平從上游到下游呈現(xiàn)遞減的趨勢，已有研究表明，PPCPs在隨再生水流動的過程中，部分能夠被光解、水解或者被懸浮顆粒物、河流沉積物吸附［14］，從而 PPCPs沿程濃度呈降低趨勢，圖2（b）中對比發(fā)現(xiàn)，CF和DEET沿再生水河渠段含量呈上升趨勢.咖啡因和避蚊胺作為中區(qū)興奮藥和殺蟲劑在人類社會中使用十分廣泛，人類直接或間接丟棄在水環(huán)境中的咖啡因會在水環(huán)境中長時間存在［6，15］.場地只有一條河渠，不存在其他河道匯流，推測在人類活動對河渠段影響強烈，導致CF和DEET含量延程略微增高.進一步分析發(fā)現(xiàn)單個 PPCP濃度和組成在沿程地表水及場地成井地下水樣品中也存在差異，CBZ在地表水中的最大檢出濃度為21.6ng/L，而在#Y-2地下水中高達38.89ng/L，與此相同的還有NA；而CF在地表水中的濃度范圍為 45.4～160ng/L，而在地下水中僅為 6.3ng/L，地表水中的濃度明顯高于地下水，DEET、SP、TP、BF、DF、IM的檢出情況也呈現(xiàn)出與 CF一致的特征；而檢出濃度較低的PPN、CA、CP、GF、MA的地表水與地下水的含量并無明顯變化.

目前，PPCPs在世界范圍內(nèi)已被廣泛被檢出，表3為本灌區(qū)檢出PPCPs濃度與國內(nèi)外其他地區(qū)對比，從表3可以發(fā)現(xiàn)，本研究區(qū)地下水與地表水中的PPCPs含量水平處于中等水平.

圖2 研究區(qū)沿程水樣PPCPs的濃度分布Fig.2 Concentrationsof PPCPs at different sitesin study area

2.2 土壤剖面 PPCPs的檢出情況及含量分析

圖3為對4個鉆孔的59個土壤樣品中目標污染物的檢出率和含量進行的統(tǒng)計分析，PPCPs的檢出情況存在較大的差異性.其中卡馬西平CBZ和吉非羅齊GF的檢出率最高，分別達到85%和79%，其次為氯霉素CP，檢出率為65%，萘啶酸NA 和舒必利SP的檢出率最低，僅為2%，僅次于檢出率為5%的甲芬那酸MA和甲氧芐啶TP，而避蚊胺DEET、普萘洛爾PPN、氯貝酸CA均沒有檢出.而從檢出濃度來看，15種 PPCPs 總含量的平均值為15.60ug/kg.以美托洛爾MTP的檢出濃度最高，為63μg/kg，其次為氯霉素CP，其最大檢出濃度為42.25μg/kg.單個PPCP在不同深度土層中的賦存濃度差異性較大，氯霉素 CP和卡馬西平CBZ的平均檢出濃度最高，分別為 2.52μg/kg和2.12μg/kg.其次為吉非羅齊GF，其平均檢出濃度為1.55μg/kg，苯扎貝特BF為1.36μg/kg，而除了未檢出的PPCPs，平均檢出濃度最小的是舒必利SP，僅為0.19μg/kg.而從檢出濃度的中位值進行分析，僅CBZ和GF的中位值為0.42ug/kg和0.27ug/kg外，其余PPCPs中位值均為0.

表3 國內(nèi)外不同地區(qū)水體中PPCPss檢出情況Table 3 Concentrations of PPCPs detected in water from different countries and regions in the world

圖3 土壤中15種PPCPs的檢出率與含量特征Fig.3 Concentration and detection rate of 15selected PPCPs in soil

圖4為對場地3個鉆孔各深度土樣中檢出率高的5種PPCPs濃度分布特征進行的分析，從圖4可以看出，土壤中PPCPs含量水平為再生水灌區(qū)＞清灌區(qū)＞濕地.其中土壤含量水平較高主要以卡馬西平 CBZ、氯霉素CP為主，其平均值在灌區(qū)中Y-1為2.97ug/kg與3.10ug/kg，在Y-2為4.32ug/kg與3.36ug/kg.灌區(qū)土壤中PPCPs濃度分布差異明顯，作為再生水灌溉的Y-2區(qū)中其5種典型PPCPs均有不同程度的檢出，其中最大值相差不大.清灌區(qū)中除了卡馬西平CBZ、氯霉素 CP，其他 3種PPCPs含量水平較低.研究表明，24h之內(nèi)卡馬西平最大去除率約為 24%，在污水中很難被去除［22］，在地下水中卡馬西平濃度降低的原因主要是由于稀釋作用的影響［23］.氯霉素可通過疏水相互作用而被土壤吸附，因為其較低的Kd值導致在土壤中表現(xiàn)為較低的被吸附能力和較高的遷移能力

［24］.而濕地Y-3鉆孔位于蓄水溝西南側(cè)3m處，土壤中 PPCPs隨深度分布均勻，推測該水溝作為直接污染源對Y-3剖面PPCPs的側(cè)向輸移產(chǎn)生重要影響.Y-1和Y-2鉆孔都處于傳統(tǒng)作物種植區(qū)，灌溉制度相同，都只能通過表層入滲方式進入地下水，Y-1為井水灌溉，灌溉用水差異明顯.

2.3 土壤剖面中PPCPs垂向分布特征分析

Y-1和Y-2屬于灌溉農(nóng)田區(qū)，Y-3為濕地區(qū)，從圖5可看出其總體含量呈表層高深層低分布.從含量上看灌溉農(nóng)田的兩個鉆孔最高含量均有超過100μg/kg，含量主要分布在0～3m，3m以下含量幾乎均小于檢出限；濕地的鉆孔含量相對較低且分布均勻，各層取樣深度均沒有超過10μg/kg， PPCPs含量分布與巖性介質(zhì)沒有明顯的關(guān)系.

圖4 研究區(qū)鉆孔剖面典型PPCPs濃度箱形圖Fig.4 Concentrations of selected PPCPsat typical contaminated site in study area

由于Y-1和Y-2場地為灌溉區(qū)，垂向灌溉水補給為主要入滲方式，而Y-3位于濕地內(nèi)，存在一蓄水溝對其發(fā)生側(cè)向補給，因此場地介質(zhì)差異性導致垂向分布不一致，從圖 5中可以發(fā)現(xiàn)，Y-1清灌區(qū)的PPCPs種類最少，僅有CBZ、CP和MTP的檢出濃度較高，而Y-2和Y-3均檢出較多種類的 PPCPs，可見場地灌溉水源的不同，導致下滲土壤中賦存 PPCPs種類的不同.Y-1與 Y-2土壤中最大含量深度分別位于2m 與 2.5m，推測在再生水非持續(xù)補給情況下，該層的包氣帶存在毛細管懸掛帶可以截留PPCPs于土壤中，導致濃度在2m處濃度高于上表層，該現(xiàn)象與 Carmen［25］等研究的結(jié)論基本一致.Y-3濕地的PPCPs含量相對于灌區(qū)較低，隨深度增加其濃度均有被檢測，但總體上濃度有降低的趨勢.

圖5 研究區(qū)總PPCPs濃度垂向剖面圖Fig.5 Verticaldistribution of total concentration of PPCPs in different profiles in study area

通過對比再生水與土壤中PPCPs的檢出情況，可以發(fā)現(xiàn)，再生水中PPN、NA、CA、CP、GF本身濃度含量水平較低，對土壤以及地下水影響較小，TP、CF、SP、DF和DEET幾種PPCPs在再生水中濃度含量遠遠高于土壤中檢出濃度，在土壤中不容易吸附、溶解性好的物質(zhì)在地下水中較易積累，推測土壤中低濃度低檢出率與灌溉水源的初始濃度、理化性質(zhì)有一定關(guān)系，表現(xiàn)為PPCPs溶解度大的越難被土壤中有機物吸附，反之越容易被吸附［26］.不同性質(zhì)的 PPCPs在環(huán)境中有著不同的遷移行為，導致空間分布出現(xiàn)差異性，PPCPs在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律需要進一步研究.

2.4 “地表源與地下水”之間響應關(guān)系

為探討地表源與地下水之間PPCPs的響應關(guān)系，為源識別提供依據(jù)，本文利用Multi-cell基本原理并結(jié)合一維飽和推流的概念，主要考慮污染物在包氣帶介質(zhì)中發(fā)生的吸附和降解作用，建立一個可以表征PPCPs在包氣帶中遷移時間、遷移距離及相應污染物濃度的過程單元模型.并對研究區(qū)Y-2進行公式試算，與實際土壤中和地下水中PPCPs濃度進行比對.

2.4.1 推導公式 PPCPs等在土壤中的吸附遷移過程非常復雜，主要受到污染物自身理化性質(zhì)、土壤環(huán)境條件等因素的影響.從而導致PPCPs在土壤中的環(huán)境行為差異明顯，其中吸附作用和降解作用是最主要的兩個過程.在前期野外檢測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選取再生水灌區(qū)Y-2鉆孔，利用折減系數(shù)法對其包氣帶中PPCPs污染進行量化，充分考慮鉆孔包氣帶巖性、污染物屬性特征等差異對污染物衰減產(chǎn)生的影響.

假設污染物進入包氣帶介質(zhì)過程中發(fā)生吸附反應和降解兩個反應，依據(jù)質(zhì)量守恒定理可得

式中：Min為在時間 t內(nèi)進入單元體的溶質(zhì)質(zhì)量；Mout為在時間t內(nèi)流出單元體的溶質(zhì)質(zhì)量；Ms為t時間內(nèi)單元體增加的溶質(zhì)質(zhì)量；Md為在t時間內(nèi)由于降解反應消耗的溶質(zhì)質(zhì)量.

假設在理想條件下，Y-2鉆孔包氣帶介質(zhì)是由均質(zhì)介質(zhì)構(gòu)成的，溶質(zhì)經(jīng)過時間 t從地表隨再生水下滲穿透包氣帶介質(zhì).包氣帶介質(zhì)中溶質(zhì)的吸附和解吸能夠迅速的達到平衡，屬于線性等溫吸附.并且在包氣帶介質(zhì)中發(fā)生的生物降解反應符合一級衰減動力學方程，可得式（2）

式中：n為土壤孔隙度；ρ為土壤介質(zhì)容重；V為垂向單位土壤介質(zhì)的體積；C0為初始時刻液相濃度；C1為時間t單元體的液相濃度；S1為時間t內(nèi)單元的固相濃度；D1為時間t內(nèi)單元體消耗的濃度；Kd為達到吸附平衡時固相和液相污染物的分配系數(shù)；k為降解速率常數(shù).

將公式（3）和（4）帶入公式（2）中求得系數(shù) W，之后將W稱之為折減系數(shù)

在此基礎(chǔ)上，若得到PPCPs在包氣帶介質(zhì)中的降解率，則可以根據(jù)在包氣帶介質(zhì)中發(fā)生的吸附和降解反應時的原理將公式（4）簡化為

式中：D1為時間t內(nèi)單元體消耗的濃度；d為降解率常數(shù).

從而折減系數(shù)W

表4 15種PPCPs在Y-2土壤剖面包氣帶介質(zhì)中的折減系數(shù)與折減濃度匯總Table 4 Reduction factor and reduction concentration of 15 selected PPCPs in aeration zone of Y-2soil profile

PPCPs折減濃度計算，將PPCPs地表排放量與每種包氣帶介質(zhì)中的系數(shù)W相乘，扣除經(jīng)過吸附作用和降解作用后流出的 PPCPs的液相濃度作為進入下一個均質(zhì)部分的初始濃度進行計算，以此類推，最終從最后一個土壤介質(zhì)類型中流出的液相濃度即為 PPCPs穿透整個包氣帶介質(zhì)后的液相濃度.

2.4.2 計算結(jié)果與分析 按照上述計算公式，對再生水灌區(qū)內(nèi)Y-2土壤剖面15種PPCPs在鉆孔包氣帶介質(zhì)中的折減系數(shù)進行計算.包氣帶介質(zhì)的土壤容重和有機碳含量均為土樣實測值，孔隙度n參考松散巖石孔隙度參考值賦值，滲透系數(shù)參考松散巖石滲透系數(shù)參考值賦值.分配系數(shù)Kd=Koc·foc，PPCPs的Koc值由EPI Suit 4.11 軟件查得.如圖5中所示，Y-2鉆孔共有5層巖性，C1、C2、C3、C4、C5分別代表從淺層到深層的各個單元，選擇地表水點D-3作為C0各PPCPs的初始濃度.

卡馬西平等污染物在環(huán)境中較穩(wěn)定，地下水濃度通常不會低于河流濃度［27-28］，本研究中發(fā)現(xiàn)卡馬西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA的地下水PPCPs濃度高于地表水，因此不適合該模型計算.氯霉素CP、美托洛爾MTP和普萘洛爾PPN的初始濃度為零，不予考慮.計算結(jié)果如表4所示，經(jīng)過模型參數(shù)計算后，將最終流出包氣帶的PPCPs組分 C5和濃度與 Y-2成井地下水中PPCPs的檢測濃度進行對比，可得到PPCPs從地表再生水穿透包氣帶介質(zhì)進入地下水的響應關(guān)系.由表 4的計算結(jié)果與#Y-2地下水中 PPCPs的實測情況進行對比，如圖 6所示，余下 9種PPCPs最終的折減濃度C5（即穿透包氣帶介質(zhì)進入含水層的濃度）與實測地下水濃度與實測地下水濃度基本吻合，在最終的組分和濃度上顯示良好的再生水地面源-地下水匯的響應關(guān)系，說明地下水中的PPCPs來源于再生水灌溉.

圖6 最終單元流出的計算地下水濃度與地下水中PPCPs實際濃度對比圖Fig.6 Comparison ofmeasured PPCPs concentrations in groundwater with calculated values

圖7 3種典型PPCPs在Y-2土壤剖面包氣帶介質(zhì)中實際含量與計算值Fig.7 Measuredand calculated concentrations for 3kinds of typical PPCPs in aeration zone of Y-2soil profile

將實際土壤中 PPCPs濃度與理論計算值進行對比.如圖7所示，3種PPCPs的土壤中實際值與計算值在 C1砂質(zhì)粉土、C2粉砂中相差明顯，C2的實際值與C1的計算值相比大小相當，推測造成原因為采用高度概化的模型和一維飽和推流模式，模型計算公式以PPCPs的半衰期和在不同介質(zhì)土壤中運移時間為計算參數(shù)，優(yōu)先考慮降解，沒有考慮地層因素，因此計算土壤中值吸附的濃度隨之減小.而在實際環(huán)境中，PPCPs等污染物質(zhì)在土壤介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化過程非常復雜，受到自身理化性質(zhì)和環(huán)境的綜合影響.折減系數(shù)法只能粗略地描述污染物只考慮吸附和降解作用時的衰減過程，但是從空間尺度上來說，仍有一定的指導意義.

3 結(jié)論

3.1 研究區(qū)再生水與地下水中總PPCPs濃度均超過 50ng/L.PPCP的濃度和組成在沿程地表水及場地成井地下水樣品中存在差異，其中再生水中樣品主要以咖啡因CF、避蚊胺DEET、舒必利SP和甲氧芐啶TP為主，地下水中主要以卡馬西平CBZ、避蚊胺DEET為主.

3.2 研究區(qū)再生水灌區(qū)土壤中15種PPCPs總含量的平均值為 15.02ug/kg，不同場地和鉆孔中PPCPs的賦存濃度和組成差異明顯.灌溉區(qū)PPCPs組成主要有氯霉素CP、卡馬西平CBZ、吉非羅齊GF吲哚美辛IM和苯扎貝特BF，PPCPs含量總體表現(xiàn)為再生水灌區(qū)＞清灌區(qū)＞濕地.

3.3 采用 Multi-cell基本原理并結(jié)合推流模型概念計算地表水源-土壤-地下水匯的PPCPs濃度衰減過程.其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除個別 PPCPs外，土壤中最終計算流出濃度與地下水響應較好，初步證實再生水是灌區(qū)地下水中PPCPs的主要來源.

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致謝：感謝清華大學和環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所對本研究的大力支持.

環(huán)境保護部發(fā)布五項污染物排放新標準

為貫徹落實國務院《大氣污染防治行動計劃》和《水污染防治行動計劃》，通過制定、修訂重點行業(yè)排放標準“倒逼”產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，環(huán)境保護部會同國家質(zhì)檢總局制定了《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》（GB 15097—2016）、《摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第四階段）》（GB 14622—2016）、《輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第四階段）》（GB 18176—2016）、《輕型混合動力電動汽車污染物排放控制要求及測量方法》（GB 19755—2016）和《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標準》（GB 15581—2016）等五項國家污染物排放標準.

摘自《中國環(huán)境報》

2016-08-31

Distribution characteristics of pharmaceuticals and personal care products in water and soil environment in reclaimed water irrigation area of a city.

HUANG De-liang， HE Jiang-tao*， YANG Lei， HE Bao-nan （Beijing Key Laboratory of Water Resources and Environmental Engineering， School of Water Resources and Environment， China University of Geosciences （Beijing）， Beijing 10083， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2614～2623

In order to preliminarily understand the distribution characteristics of pharmaceuticals and personal care products （PPCPs） in soil environment， and then identify the main source of PPCPs in groundwater in the farming area of southeast suburban of a city，drilled profiles in irrigation area， reclaimed water irrigation area， and wetland were investigated in detail. In each profile， samples of surface water， groundwater and soil samples from different depths were collected. The routine indexes and 15target PPCPs of all samples were analyzed. The analytical results indicated that there was an obvious difference in concentration levels of PPCPs in different areas. Generally， the concentrations of PPCPs in the soil profiles in reclaimed water irrigation area were the highest， and those in the wet lands were the lowest. The average total concentration of soil PPCPs was 15.6μg/kg. The detected PPCPs mainly includecarbamazepine， bezafibrate，gemifibrozil， chloramghenicol and indometacin. In the irrigation area， the average total concentrations of PPCPs in surface water and in groundwater were 272.5ng/L and 63.5ng/L， respectively. In surface water， there was a trend that the concentration of PPCPs decreased downwards. By using themixing Multi-cell principle and concept of Push flow， vertical transport process of PPCPs from soil surface to ground water was depicted. The calculated results of 9selected PPCPs （not includingcarbamazepine， mefenamicacidand nalidixic acid） in groundwateraccorded well with the measured values. This preliminarily indicated that the reclaimed water is the main source of PPCPs in groundwater in the irrigation area.

pharmaceuticals and personal care products （PPCPs）；reclaimed irrigationarea；reduction factor；source identification

X52

A

1000-6923（2016）09-2614-10

2016-01-12

環(huán)保部公益科研專項（201309001-4）；基本科研業(yè)務費（35832015023）

* 責任作者， 副教授， jthe@cugb.edu.cn

黃德亮（1991-），男，湖南醴陵人，碩士研究生，主要研究方向為地下水環(huán)境.