本发明涉及环境科学和生态风险评价领域，更具体的说是一种水环境中PPCPs生态风险评价方法。
背景技术：
：目前，药物与个人护理品(PharmaceuticalsandPersonalCareProducts，PPCPs)的水环境污染问题已引起国际社会广泛关注。PPCPs是一类与人们日常生活联系最为密切的新型污染物，包含各种各样的化学物质，主要包括药物(人类用药如抗生素、消炎用药物、镇静用药物、抗癫痫用药物、止痛用药物、降压用药物、避孕用药物、催眠用药物等以及兽药)、个人护理品(化学消费品，如化妆品、防晒霜、染发剂、麝香类物质、洗涤消毒剂等)以及在药物及护理品生产和加工过程中使用的各类添加剂和惰性成分等等。PPCPs产品在众多领域的广泛使用导致其进入环境的途径多种多样。首先在生产环节，PPCPs能以生产废水、废物的形式直接排放到环境中，对环境造成直接的污染；其次在使用中，PPCPs产品被人类使用或摄入后不能被完全吸收，相当部分直接以母体化合物的形式随尿液、粪便等被排泄，这些化合物随着市政污水进入污水处理厂，而传统的污水处理工艺对PPCPs类污染物的去除效率有限，因而PPCPs最终会随污水厂出水被排放，从而对地表水、地下水等水体环境造成污染。污水处理厂是水体环境中PPCPs类污染物最主要的来源。此外，水产畜牧养殖、雨水径流以及过期或废弃的PPCPs类物品的不当处理均是PPCPs类污染物进入环境中的可能途径。尽管PPCPs的半衰期短，浓度低(浓度通常在ng/L至μg/L之间)，但是由于PPCPs持续性注入造成“假持久性污染”，对生态环境和人类健康都会造成潜在的威胁。近年来，国内外研究人员对不同类型水体中的PPCPs进行了检测，城市污水、地表水、地下水甚至饮用水中都检测出PPCPs污染物的存在。因此，对水环境中PPCPs污染物的生态风险进行正确评估，对于预测PPCPs的污染程度并制定PPCPs污染的预防与治理措施，具有非常重要的现实意义。目前国际上通用的生态风险表征方法有商值法、概率风险评价法以及多层次风险评价法。总体来看，对于水环境中PPCPs类污染物的生态风险评价尚未形成完善的风险评估体系，尤其是PPCPs污染物种类的选择太少。技术实现要素：本发明的目的，是针对目前水环境中PPCPs生态风险评价尚未完善形成的情况，提供一种水环境中PPCPs生态风险评价方法，可定量分析PPCPs类污染物的生态风险水平，为水环境中PPCPs类物质的风险管理提供科学依据。本发明通过如下技术方案予以实现。一种水环境中PPCPs生态风险评价方法，具有如下步骤：(1)检测水环境中PPCPs浓度(1.1)水样预处理：采集水样后，按照2.5g抗坏血酸/L水样的剂量向水样中加入抗坏血酸，淬灭水样中的余氯；使用孔径为0.2μm的聚醚砜滤膜过滤水样，去除水样中的悬浮物；再按照0.5gNa2EDTA/L水样的剂量向水样中加入Na2EDTA，络合水样中的金属离子；最后使用盐酸调节水样pH为2；(1.2)固相萃取：依次用甲醇、超纯水冲洗输水管，装上HLB固相萃取小柱，再依次利用6mL色谱纯甲醇、6mL0.25g/LNa2EDTA水溶液、6mL超纯水对固相萃取小柱进行活化；将步骤(1.1)中的水样以5mL/min的流速过柱，水样完全通过后加入超纯水对小柱进行淋洗，使用真空泵对固相萃取小柱进行抽吸干燥，再用10mL甲醇作为洗脱剂在重力条件下对HLB固相萃取小柱进行洗脱，收集洗脱液，并在水浴条件下将其中的洗脱剂氮吹至近干，加入25μL2mg/L的13C3标记的阿特拉津-Atrazine作为内标，再用乙腈与0.1％质量浓度的甲酸水溶液按体积比1:9混合，所得溶液对残留物进行复溶，并定容至1mL待测；(1.3)定量检测：使用高效液相色谱-质谱联用方法对药物即PPCPs进行定量检测；(1.4)绘制标准曲线，以内标法定量测定(1.5)计算待测水样中目标PPCPs污染物的浓度及加标回收率(2)确定预测无效应浓度即PredictedNoEffectConcentration，缩写为PNEC值以水生有机体为受试生物，通过长期急性的毒理学数据计算得到PNEC值；采用的毒理学数据为致命浓度即lethalconcentration，缩写为LC、抑制浓度即effectiveconcentration，缩写为EC或非表观抑制浓度即non-observedeffectconcentration，缩写为NOEC；(3)计算风险商数即RiskQuotients，缩写为RQ风险商数为环境中检测到的浓度即MeasuredEnvironmentalConcentration，缩写为MEC与预测无效应浓度即PNEC的比值，计算公式为RQ＝MEC/PNEC；(4)评估生态风险等级采用风险商数法对目标PPCPs化合物的生态风险程度进行评估；RQ<0.01时表示该化合物无风险，0.01≤RQ<0.1表示该化合物对环境存在低风险，0.1≤RQ<1表示该化合物对环境存在中等风险，RQ≥1表示该化合物对环境存在高风险。所述步骤(1)(1.3)使用的高效液相色谱-质谱联用方法，是采用Agilent1200液相色谱-Agilent6410B三重四级杆质谱仪测定PPCPs的浓度，其中色谱柱为AgilentZORBAXEclipsePlusC-18色谱柱—2.1mm×100mm,1.8μm；Agilent6410B三重四级杆质谱仪的质谱条件如下：电离方式：ESI+，离子源温度：100℃，毛细管电压：4000V，电喷雾器压力：35.0psi。所述步骤(2)采用的毒理学数据为抑制浓度的半数效应浓度50％effectiveconcentration，EC50。所述步骤(2)的受试生物为细菌、藻类、无脊椎动物或者鱼类。本发明与现有技术相比较，具有如下优点：1.本方法成本低、环境友好、便于操作。2.本方法中PPCPs的检测方法操作简单易行，对目标化合物的选择性强、灵敏度高，富集倍数高、重现性好，能够同时分离测定多种化合物。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于下述具体实施例。具体实施例以北方某城市某自来水厂的原水为对象，以原水中的双氯芬酸、布洛芬、酮基布洛芬、苯扎贝特、非诺贝特、帕罗西汀等6种化合物为目标PPCPs化合物，实施本发明。采用本发明的水环境中PPCPs生态风险评价方法，步骤如下：(1)检测水环境中PPCPs浓度(1.1)水样预处理：采集1L水样，向水样中加入2.5g抗坏血酸，淬灭水样中的余氯；使用孔径为0.2μm的聚醚砜滤膜(美国颇尔公司(PallCorporation)生产)过滤水样，去除水样中的悬浮物；向水样中加入0.5gNa2EDTA，络合水样中的金属离子；最后使用盐酸调节水样pH为2；(1.2)固相萃取：依次用甲醇、超纯水冲洗输水管，装上HLB固相萃取小柱(Waters公司生产)，再依次利用6mL色谱纯甲醇、6mL0.25g/LNa2EDTA水溶液、6mL超纯水对固相萃取小柱进行活化；将步骤(1.1)中的水样以5mL/min的流速过柱，水样完全通过后加入6mL超纯水对小柱进行淋洗，使用真空泵对固相萃取小柱进行抽吸干燥30min，再用10mL甲醇作为洗脱剂在重力条件下对HLB固相萃取小柱进行洗脱，洗脱液收集于10mL圆底玻璃管中，并在40℃水浴条件下将洗脱液中的洗脱剂氮吹至近干，加入25μL2mg/L的13C3标记的阿特拉津-Atrazine作为内标，再加入初始配比流动相(10％的乙腈/甲酸水(含0.1％甲酸)溶液)对残留物进行复溶，并定容至1mL待测；(1.3)定量检测：使用Agilent1200液相色谱-Agilent6410B三重四级杆质谱仪测定PPCPs的浓度；色谱柱：AgilentZORBAXEclipsePlusC-18色谱柱—2.1mm×100mm,1.8μm；Agilent6410B三重四级杆质谱仪的质谱条件如下：电离方式：ESI+，离子源温度：100℃，毛细管电压：4000V，电喷雾器压力：35.0psi；检测模式：多反应监测(MRM)。表1为自来水厂原水中目标PPCPs化合物的质谱分析参数。表1(1.4)绘制标准曲线，以内标法定量测定标准溶液的配制：用分析天平称取各种PPCPs标准品，用甲醇进行溶解，配制成浓度为1000mg/L的单标储备液(不能溶解于甲醇的PPCPs，用丙酮进行溶解)。取一定量的咖啡因和阿特拉津，以甲醇为溶剂配制成浓度分别为1.5mg/L和2mg/L的单标储备液，待用。取各PPCPs单标储备液20μL，混合均匀后用甲醇稀释，定容至10mL，制备成2mg/L的混标储备液。采用乙腈和甲酸水(含有0.1％甲酸)以体积比1:9混合作为溶剂，对混标储备液进行稀释，最终配成浓度依次为0.1、1、15、50、200、500ppb的标准溶液，按照上述条件进行测定。以浓度之比为横坐标，各物质响应值与内标响应值之比为纵坐标进行回归，得到标准曲线，用于测定样品中的目标PPCPs污染物的含量。(1.5)计算待测水样中目标PPCPs污染物的浓度及加标回收率采集水样，采用步骤(1.1)和(1.2)对水样进行前处理和固相萃取，按照步骤(1.3)进行高效液相色谱-质谱检测，使用步骤(1.4)中的标准曲线，计算得到待测水样中目标PPCPs污染物的浓度。回收率：R——回收率，％；C2——加标水样中PPCPs的浓度，μg/L；C1——空白水样中PPCPs的浓度，μg/L；CS——加入标准溶液的浓度，μg/L；V2——加入标准溶液水样体积，L；V1——空白水样体积，L；VS——标准溶液体积，L。表2为目标PPCPs化合物的标准曲线，线性相关系数，检出限，定量限，测定浓度及回收率范围。表2(2)确定预测无效应浓度(PredictedNoEffectConcentration，PNEC)值以一些水生有机体为受试生物，如细菌、藻类、无脊椎动物和鱼类等，采用半数效应浓度(50％effectiveconcentration，EC50)这一毒理学数据计算得到PNEC值。表3为自来水厂原水中目标PPCPs化合物的EC50数据以及PNEC数据表。表3化合物受试生物测试类型EC50(mg/L)PNEC(ng/L)双氯芬酸V.fischeri(细菌)EC50(15min)9.709700布洛芬H.attenuata(无脊椎动物)EC50(96h)1.651650酮基布洛芬V.fischeri(细菌)EC50(15min)15.615600苯扎贝特Hydraattenuata(后生动物)EC50(96h)25.8525850非诺贝特B.calyciflorus(无脊椎动物)EC50(48h)1.441440帕罗西汀D.magna(浮游生物)EC50(48h)2.52500(3)计算风险商数(RiskQuotients，RQ)风险商数为环境中检测到的浓度(MeasuredEnvironmentalConcentration，MEC)与预测无效应浓度(PNEC)的比值，计算公式为RQ＝MEC/PNEC。(4)评估生态风险等级采用风险商数法对目标PPCPs化合物的生态风险程度进行评估。RQ<0.01时表示该化合物无风险，0.01≤RQ<0.1表示该化合物对环境存在低风险，0.1≤RQ<1表示该化合物对环境存在中等风险，RQ≥1表示该化合物对环境存在高风险。表4为自来水厂原水中目标PPCPs化合物的生态风险等级评估结果。表4化合物双氯芬酸布洛芬酮基布洛芬苯扎贝特非诺贝特帕罗西汀风险商数(RQ)0.01960.38400.01160.00080.03410.0099风险等级低中等低无低无分析以上数据，六种化合物中，苯扎贝特的PNEC值最大，数值为25850ng/L，非诺贝特的PNEC值最小，数值为1440ng/L，即在相同环境浓度下，苯扎贝特对环境的风险最小，非诺贝特对环境的风险最大。从计算结果可以看出，由于该自来水厂原水中PPCPs浓度相对较高，因此六种PPCPs化合物对环境存在不同程度的风险。六种化合物中，布洛芬的风险系数达到0.384，即对环境构成了中等风险，需采取一定措施对其进行控制，双氯芬酸、酮基布洛芬以及非诺贝特对环境存在低风险，风险系数值分别为0.0196、0.0116和0.0341，剩余两种化合物，苯扎贝特和帕罗西汀对环境无风险。本发明中的生态风险评价方法对于评估水环境中PPCPs的生态风险程度是有效的。当前第1页1 2 3