（环境科学专业论文）海河流域底泥中残留药物与个人护理品的检测及生态风险分析.pdf

中南林亚科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技 大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声 明的法律后果由本人承担。 作者签名： 勿弗卜 沙年b 只7 e l 中南林业科技大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查 阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 一 本学位论文属于： l 、 保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密哦 ( 请您在以上相应方框打“ ) 作者签名：刁勿讳扯 导师签名 w 年 月7 日 7 0 年否 日 j 海河流域底泥中残留药物与个人护理品的检测及生态 风险分析 摘要 p p c p s 在人们的生产和生活中大量地使用，与人们的生活密切相关。在同常 生活中，我们的沈漱时、化工产品生产时和药物的生产和使用时，都有大部分的 p p c p s 直接进入了环境中。但是很多人仍然没有意识到，各种进入环境中的 p p c p s 正在严重的污染着水、土环境，威胁着生态环境和人们的健康。 本文选择1 6 种常见p p c p s ( 可替宁、咖啡因、林可霉素、阿奇霉素、卡马 西平、地尔硫卓、泰乐菌素、甲氧苄啶、磺胺甲嗯唑、氟西汀、土霉素、布洛芬、 萘普生、吉非罗齐、三氯生和三氯卡班) 作为研究对象，对海河流域主要河流沉 积物中1 6 种物质含量进行了测定。主要研究结果如下： 1 ) 建立了以乙腈为萃取剂的超声波萃取法对底泥中1 6 种药物与个人护理品 的萃取实验方法。通过实验，获得测定底泥中1 6 种p p c p 类化合物萃取实验条 件为：萃取剂体积为6 0i ll ，振荡时间1 5 分钟，离心时间为1 0 m i n ，离心转速 为3 0 0 0 r p m 。 2 ) 建立了固相萃取法净化底泥中的药物与个人护理品类化合物方法，优化 的实验条件为以甲醇与丙酮作为萃取剂，萃取体积1 0 m l 。 3 ) 建立了适合分析药物与个人护理品的高效液相色谱质谱法，根据化合物 在正离子( p i ) 和负离子( n i ) 方式下的灵敏度不同，将化合物分成两类。酸性化 合物通常在负离子( n o 方式下进行分析，而中性和碱性化合物物则在正离子( p i ) 方式下进行分析。 4 ) 分析了海河流域1 4 条河流底泥中药物与个人护理品类污染程度及时空分 布。水体中p p c p s 在各个采样点的浓度分布相差较大，且与海河流域水文性没 有关系。 5 ) 对海河流域1 4 条河流中p p c p s 进行了生态风险分析。 关键词：药物与个人护理品；高效液相色谱质谱：超声波萃取；固相萃取；风险 评价 a b s t r a c t p p c p si np e o p l e sl i v e si na l a r g en u m b e ro fp r o d u c t i o na n du s e ，a n di sc l o s e l v l a l e dt op e o p l e ，sl i v 魄i nd a i l yl i f e , w h e nw e w a s h ，c h e m i c a lp r o d u c t sp r o d u c t i o n ， a n dd r u gp r o d u c t i o na n d u s e ，h a sm o s to ft h ep p c p si n t ot h ee n v i r o n m e n td i r e c t l y b u tm a n yp e o p l es t i l ld on o tr e a l i z et h a ta v a r i e t yo fp p c p si n t ot h ee n v i r o n m e n ti s s e r i o u s l yp o l l u t e de a r t h ，w a t e r , e n v i r o n m e n t ，t h r e a t e n i n gt h ee c 0 1 0 9 i c a l 朗v i r o n m e l l t ln l sc h 0 1 c e b e l o n g st o 16s p e c i e so fc o m m o n p p c p s ( c o t i n i n e ，c a f f e i n e i i n c o m y c l n ， a z i t h r o m y c i n ， c a r b a m a z e p i n e , d i l t i a z e m ，t y l o s i j l t r i m e t h o p r i m ， s u l f a m e t h o x a z o l e , f l u o x e t i n e , o x y t e t r a c y c l i n e ，i b u p r o f i e n ，n a p r o x e n ，g e m 舶r o z i l ， t n c l o s a na n dt r i c l o s a nc a b i n ) a st h er e s e a r c h o b j e c t ，t h eh a i h er i v e fb a s i ni nar i v e r s e d i m e l l tc o n t e n to ft h e 16s u b s t a n c e sw e r ed e t e r m i n e d t h em a i nr e s u l t s a r e 豁 1 ) e s t a b l i s h e df o rt h ee x t r a c t i o ns o l v e n ta c e t o n i t r i l eu l t r a s o n i ce x t r a c t i o no f l 6 上j n 姗a c e u t i c a lo nt h e s e d i m e n ta n d p e r s o n a lc a r e p r o d u c t si nt i l ee x 仃a c t i o n e x p e n m c n s - o r t h o g o n a la r r a n g e m e n tu s i n gam a j o ri m p a c to nt h e 陀c o v c r yo f t h e e x 昀c t l o no f 。f o u rf a c t o 酐e x t r a c t a n t v o l u m e ( m l ) ，s h a k i n gt i m e ( m i n ) ，c e n t r i f u g a t i o n 1 m e ( m 峨r o t a t i o ns p e e d ( r p m ) o ft h et e s t , d e t e r m i n a t i o no ff o u r l 【i n d so fa c c e s s r h t n a l a t e se x 咖c t i o nc o n d i t i o n s w e r e e x t r a c t i o ns o l v e n tv o l 啪eo f 6 0 “l ，s h a k i n g t i m e15 m i n u t e s , c e n t r i f u g a t i o nt i m ew a s10 m i n ，c e n t r i f u g a t i o ns p e e di s3 0 0 0 r p m 2 ) t h ee s t a b l i s h m e n to fa s o l i d 。p h a s ee x t r a c t i o na n dp u r i f i c a t i o no fm e s e d i m e l l t 锄dt l l ep e r s o n a l c a r ec a t e g o r yo fd r u gc o m p o u n d s ，t h eo p t i m 啪c o n d i t i o n s f o r m e t n 觚0 la n da c e t o n ea st h ee x t r a c t i o n s o l v e n t ，e x t r a c t i o n v o l u m el0 l nl - 3 ) e s t a b l i s h e df o rt h ea n a l y s i so f p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o 伊a p h y d r u ga n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t sb yh i g h m a s ss p e c t r o m e t r y ，u n d e rt h ec o m p o u n di n t h e p o s i t i v ei o n ( p i ) a n dn e g a t i v e ( n dm o d e , t h e s e l l s i t i v i t yi sd i 腑e n t 舶mt h e c o m p o u n d si n t o 柳oc a t e g o r i 鹤a c i d i cc o m p o u n d s a r eu s u a l l yi nt h en e g a t i v ei o n 州i ) m 。d e 锄a l y s i s ，t h en e u t r a la n db a s i cc o m p o u n d si nt h ep 。s i t i v ei 。n p r o p e r t i e s ( p i ) m o d ef o ra n a l y s i s 4 ) a n a l y s i s 。ft h eh a i h er i v e rb a s i ni n t h el4r i v e l s e d i m e n t p o l l u t i 。n ， p h a n n a c c u t i c a la 1 1 dp e r s o n a lp a r e c a t e g o r ya n dt h ed e g r e e 。fs p a t i a l 锄dt e m p o r a l d i s t r i b u t i o n p p c p si nw a t c r s a m p l i n gp o i n t si ne a c hc 。n c e n t r a t i 。n d i f f e r e n c e b e t w e e nt h e l a r g e r , a n dw i t hn o r e l a t i 。n s h i p b e t w e e nt h eh a i h er i v e rb a s i n h y d r o l o g y 5 ) o n14 v e r si nt h eh a i h er i v e rb a s i n p p c p st ot h ee c o l 。g i c a lr i s ka s s e s s m e n t a n dh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t k 州。r d s ：p h a r m a c e u t j c a l c aa n d p e r s 。n a ic a r ep r o d u c t s ；h i g hp e r f b 瑚a n c e l i q u i d c h r 。m a t 。g r a p h ym a s s s p e c t r o m e t r y ；u l t r a s o n i c e x t r a c t i 。n ；s 。l j d p h a s ee x t r a c t i o n ；r i s ka s s e s s m e n t ! i i 目录 摘要i a b s t r a c t i i l 绪论1 1 1 课题背景和意义l 1 1 1 药物与个人护理品概述1 1 1 2p p c p s 的生产和使用1 1 1 3p p c p s 的主要种类及对环境的影响2 1 1 4p p c p s 的环境危险性分析5 1 1 5 药物与个人护理品在环境中的迁移转化6 1 2 生态风险评价简介7 1 2 1 发展历程7 1 2 2 生态风险评价8 1 2 3 生态风险评价研究内容9 1 2 4 风险表征方法1 0 1 2 5 存在的问题1 1 1 3 国内外研究进展1 2 1 3 1 样品前处理方法1 2 1 3 2 样品的分析测试方法15 1 3 3 目标化合物概述17 1 4 研究目的和意义：一l9 1 5 依托课题1 9 1 6 主要研究内容一1 9 1 7 实验路线2 0 2 实验研究2 l 2 1 主要设备和试剂2 1 2 1 1 主要仪器设备2 l 2 1 2 试剂2 1 2 2 样品采集点2 2 2 3 前处理方法2 4 2 3 1 固相萃取柱的选择2 4 2 3 2 洗脱溶剂的选择2 5 2 3 3 沈脱溶剂体积的选择2 5 2 3 4 土壤提取方法的确定2 6 2 3 5 小结2 6 2 4l c m s 分析方法2 7 2 4 1 分析仪器的选择2 7 2 4 2 流动相的选择2 7 2 4 3 流速的选择。2 7 2 4 4p h 值对流动相的影响2 7 2 4 5 分析方法的确定。2 7 2 5 定性分析2 8 2 6 线性关系与检测限。3 0 2 7 加标回收率与精密度3 l 3 海河流域底泥中p p c p s 的污染特征= = 3 2 3 1 质量保证与控制：3 2 3 2 统计分析3 3 3 3 海河流域污染状况3 3 3 3 1 南大港水库“3 3 3 3 2 子牙新河3 4 3 3 3 大清河3 5 3 3 4 南排河3 6 3 3 5 漳卫新河3 6 3 3 6 马颊河3 7 3 3 7 徒骇河3 8 3 3 8 南运河3 8 3 3 9 潮白新河3 9 3 3 1o 独流减河4 0 3 3 1 l 子牙河4 l 3 3 1 2 永定新河4 l 3 3 1 3 北京排污河4 2 3 3 1 4 滦河4 3 3 4 海河流域污染比较4 4 3 5 国内外污染状况比较4 4 4 海河流域p p c p s 环境风险分析4 6 4 1 对多组分异生物质抗性( m x r ) 的抑制4 6 v 4 2 抗生素抗性4 6 4 3 防腐剂类4 7 4 4 环境风险分析4 7 5 结论4 8 5 1 主要结论4 8 5 2 创新点4 9 5 3 展望一4 9 主要参考文献5 0 致谢5 7 v l 1 绪论 1 1 课题背景和意义 1 1 1 药物与个人护理品概述 在过去的几十年中，污染物的研究主要集中在工业化学物质和农药上，药物 与个人护理品的研究从1 9 9 9 年开始，至今才进行了十余年的研究。p p c p s 是药 品和个人护理用品的英文p h a r m a c e u t i c a la n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s 缩写，是由 c h r i s t i a ngd a u g h t o n 在1 9 9 9 年提出，随后p p c p s 就作为药品和个人护理用品的 专有名词而被广泛接受l l 】。主要包括消炎止痛药、抗生素、抗菌药、降血脂药、 8 阻滞剂、雌激素、类固醇、抗癌药、镇静剂、抗癫痫药、利尿剂、x 射线显 影剂、咖啡因、香料、化妆品、遮光剂、染发剂、发胶、香皂、洗发水和表面活 性剂等。 1 1 2p p c p s 的生产和使用 p p c p s 的生产和使用与人类生活密切相关，随着科技的发展和人类活动的加 剧，生产和使用量不断增加。消炎止痛药、抗生素和抗菌药等可以用来防治疾病； 消毒剂和清洁剂类物质由于能有效地杀灭病菌、去污、去油，被广泛添加于各类 生活清洁用品中，其中药物占得比例相当的大。p p c p s 中药物不能被人体或动物 完全吸收，有很大一部分以原形或者代谢物的形式随粪便、尿液排放到环境中。； 个人护理品则伴随沐浴、游泳等活动进入排污管后汇入生活污水。此外，一些不 用和过期的药物则通过厕所丢弃或者在垃圾厂中渗透等方式最终也会汇入到城 市生活污水中。因而市政生活污水是p p c p s 最主要的汇集源【2 l 。 掘报道，1 9 9 7 年德国青霉素产量为9 0 0 t 4 1 ，1 9 9 8 年丹麦抗生素总产量为8 7 t t 5 1 ， 1 9 9 7 年，德国季铵化合物的销售量达1 2 3 4 9 t ，法国和英国分别达到2 1 4 5 0 t 和 2 8 8 9 2 t t 6 1 。我国在2 0 0 3 年时已成为世界最大的药品生产国，在2 0 0 4 年更是成为 了世界最大的药品使用图。据统计，我国有医药生产厂家约67 0 0 个，商业流通 企业1 6 0 0 0 余家，青霉素年产量为2 8 0 0 0t ，约占世界总产量的6 0 ，土霉素年 产量为1 0 0 0 0t ，约占世界总产量的6 5 ，氯氢强力霉素和头孢菌素也是产量世 界第一。我国由于人口多导致抗生素使用量巨大，7 0 的处方药都是抗生素类药 【3 】 o 肥皂作为表面活性剂的典型代表已使用了长达1 0 0 多年，如今，表面活性剂 的应用领域从家用洗涤剂扩大到工农业部门，在石油、采矿、食品加工、农业、 交通、建材、环保等项目中应用十分广泛。目前，世界表面活性剂年产量约为 1 5 0 0 万t ，品种高达1 6 力- 多个，其中工业用量约占5 5 ，发达国家表面活性剂 使用量占世界总量的6 0 以上，世界人均占有量约为2 2 k g a 。1 9 9 5 1 9 9 6 年世界 表面活性剂的消费量接近9 0 0 万t ( 不包括肥皂) ，肥皂年耗量在9 0 0 万t 左右。 我国随着经济的迅速发展，表面活性剂消费量巨幅增加，其中生产企业约3 0 0 多 家，并已具备一定规模，能生产各类型产品，产量6 5 万妇，其中工业用表面活 性剂约占总产量的4 0 【3 1 。从1 9 8 7 至1 9 9 6 年间，世界麝香总产量已经从70 0 0t a 增长到80 0 0t a ，现在的生产趋势已经由含硝基的磨香转向带多环芳烃的麝香。 应用最广泛的含硝基的合成麝香物质是加乐麝香( g a l a x o l i d e ) 和吐纳麝香 ( t o n a l i d e ) ，这两种麝香物质2 0 0 0 年在欧洲的产量是1 8 0 0t ，而其它麝香物质 的总产量小于2 0 t 引。 1 1 3p p c p s 的主要种类及对环境的影响 p p c p s 已经在各类地表水中被检测出来，并已成为水生环境中的主要污染 物，市政污水中的p p c p s 已成为水生环境的主要污染源。p p c p s 在环境中的浓 度非常低，一般在n g l 嵋，l 之间，因此其引起急性毒性的可能性不大。但是由 于人类生活和畜牧业大量而频繁地使用，有可能导致p p c p s 形成“假性持续性 现象 【4 】。p p c p s 在环境中是长期持续存在的，在他们对环境生物的慢性毒性、 生物可利用性及持续暴露时间的基础上形成了他们对环境的潜在的生态毒性。据 表l 常见的土要p p c p s t a b l elc o m m o np p c p si nt h ee n v i r o n m e n t 人工合成麝香是一类香料物质，主要用作各种化妆品、治疗中风急症、冠心 病心绞痛、肺心脑病、, j , j l 高热证、小儿夏季热、慢性乳腺增生、急性踝关节扭 伤、急性胃病、痈肿、急性咽喉肿痛和洗涤用品的添加剂。根据毒性试验，人工 合成麝香物质与雌激素受体亲和力低，因此它们在环境中对内分泌的干扰不大， 对健康没有产生严重的影响，但是要注意长期使用可能造成的致癌效果。人工合 成麝香物质在脂肪组织、血浆和乳汁中的积累近来也引起学者的重视。 显影剂是感光材料经曝光后产生的潜影显现成可见影像的药剂。产生影像的 过程称为显影。黑自显影是使曝光后产生的潜影卤化银颗粒还原成金属银影像。 a g b r + 显影剂- - a gi + 显影剂氧化物+ b r - 而彩色显影，除上述反应外，显影剂氧 化物并与乳剂层的成色剂作用生成有机染料。常用的黑白显影剂是硫酸对甲氨基 苯酚( 米吐尔) 、对苯二酚( 几奴尼) 等。常用的彩色显影剂有c d 2 、c d 3 、 c d 一4 等。在使用中，显影剂与保护剂、促进剂、抑制剂等配成显影液使用。x 射线显影剂是用来提高被检查的器官或者血管和周围组织在x 光照射下对比度 3 的化学药品。这些物质在人体中使用的剂量高达2 0 0 9 人，其中大约8 0 随着尿 液与粪便快速的排出体外。为了考察这类物质对生态环境的潜在影响， s t e g e r - h a r t m a n n 研究了常用的x 射线显影剂碘普罗胺对环境的影响。通过研究 发现，碘普罗胺是不易生物降解的，但没有表现出强的急性毒性和慢性毒性【9 】。 抗生素是微生物( 例如：放线菌) 的代谢产物或人工合成的类似物，其主要 用途是抑制其它种类微生物的生长( 抑菌作用) 或将它们杀死( 杀菌作用) ，而 一般情况下对其宿主不会产生严重的副作用。抗生素最主要用于医疗方面，在人 或动物体内对抗致病菌等病原体，可治疗大多数细菌、立克次氏体、支原体、衣 原体、螺旋体等微生物感染导致的疾病。抗生素并不能被人体或者动物完全吸收， 有很大一部分以原形或者代谢物的形式随粪便和尿液排人环境中。这些抗生素作 为环境外援性化合物将对环境生物及生态产生影响，并最终可能对人类的健康和 生存造成不利影响【1 0 j 。 雌激素是一类有广泛生物活性的类同醇化合物，它不仅促进女性生死器官的 发主育和副性征的出现，并维持在正常状态，同时雌激素对人体的生成代谢也有 明显的影响，如雌激素刺激成骨细胞的活动，而抑制破骨细胞的活动，加速骨的 生长，促进钙盐沉积，并能促进骨骺软骨的愈合，因而在青春期早期女孩的生长 较男孩为快，而最终身高反而较矮；雌激素可降低血浆胆固醇与b 脂蛋白含量， 并促进肝全盛一些特殊的蛋白质，如纤维蛋白原、c b g 和t b g 等；同时对内分 泌系统、心血管系统、肌体的代谢、骨骼的生长和成熟、皮肤等各方面均有明显 的影响。人工合成雌激素为脂溶性化合物，不易生物降解i i 。这类雌激素影响到 男性青春期发育、第二性征不明显、阳刚之气不足等。对中青年来说，到了婚育 期，男性可能会因雌激素水平过高，出现性功能障碍、不育。由其引发的雄激素 变化，会导致睾丸组织结构变化，可能诱发睾丸癌。其中有些是与雌二醇结构相 似的类同醇衍生物，有些是结构简单的同型物。作为人工合成的雌激素药物，如 乙炔雌二醇，在体内的稳定性仍高于雌二醇等天然雌激素，但低于杀虫剂等人工 合成雌激素【1 2 】。 消炎止痛药主要分为三种：第一类为非甾体抗炎止痛药，止痛作用比较弱， 没有成瘾性，使用广泛、疗效确切，用于一般常见的疼痛，但如果使用不当，也 会对人体健康造成损害；第二类是中枢性止痛药。以曲马多为代表，是人工合成 的中枢性止痛药，属于二类精神药品，为非麻醉性止痛药。曲马多的止痛作用比 一般的解热止痛药要强，但又不及麻醉止痛药，其止痛效果是吗啡的1 1 0 。主要 4 用于中等程度的各种急性疼痛及手术后疼痛等；第三类是麻醉性止痛药。以吗啡、 杜冷丁等阿片类药为代表。这类药物止痛作用很强，但长期使用会成瘾。这类药 物有严格的管理制度，不能随便使用，主要用于晚期癌症病人。消炎止痛药在生 活中的大量使用，引起了学者们的高度关注，如m a r t ac a r b a l l a 等报道西班牙某 污水处理厂进水中布洛芬和萘普生质量浓度分别在2 6 4 - 5 7 0 1 t g l 和1 7 9 4 6 0 1 t g l 范围内 1 3 j ，出水中布洛芬和萘普生质量浓度分别在o 9 l 2 1 0 i t g l 和 0 8 0 2 6 0 t - i g l 范围内。s t u m p t f 报道巴西某污水处理厂进水中布洛芬和萘普生 质量浓度分别为0 3 p g l 和0 6 r t g l t l 4 】。 杀菌消毒剂大量的用于医院、食品加工、个人护理用品生产等行业。三氯生 作为一种杀菌剂，广泛用于高效药皂、卫生洗液、除臭剂、消毒洗手液、伤口消 毒喷雾剂、医疗器械消毒剂、卫生洗面奶、空气清新剂和卫生织物的整理和塑料 的防腐处理等。a n aa g u e r a 报道了西班牙一家城市污水处理厂的进水中三氯生质 量浓度为1 3 i t g l - - - 3 0 1 i t g l ，出水中三氯生浓度为0 4 p g l - - 2 2 1 i - t g l 。同时， a n aa t l e r a 等分别测量了两家污水处理厂出水排口处海洋底泥中三氯生的浓度为 0 2 7 t t g k g - - 1 3 0 7 t t g k g ，结果表明，污水处理厂并未有效地去除三氯生，未去除 的三氯生随出水排人海洋中，在海洋底泥中积累【7 1 。 1 1 4p p c p s 的环境危险性分析 p p c p s 在人们的生产和生活中大量地使用，与人们的生活密切相关。在日常 生活中，我们的洗漱时、化工产品生产时和药物的生产和使用时，都有大部分的 p p c p s 直接进入了环境中。但是很多人仍然没有意识到，各种进入环境中的 p p c p s 正在严重的污染着水、土环境，威胁着生态环境和人们的健康。 p p c p s 在进入环境中后，危险性主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 污染的持久性和普遍性 p p c p s 虽然并未列入“持久性有机污染物( p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s p o p s ) 中，但是由于人们和畜牧业的大量使用，仍旧有可能造成“假性持久 性污染 【1 5 】。而且，大多数p p c p s 在环境中难降解，它们在使用后经过各种途 径进入环境中，易被生物富集。这些物质在环境中，对水生生态系统、人体健康 及陆生植物、微生物等都具有潜在的危害性。 例如，人工合成麝香化合物极性较小，有较强的亲脂憎水性，在环境中难降 解，易生物富集，这些化合物使用后通过各种渠道进入环境中。德国有报道在饮 5 用水中检测出佳乐麝香和吐纳麝香，研究人员在人体脂肪组织、血液和母乳中也 检测出合成麝香化合物【嘲。 p p c p s 物质最大的特点就是浓度很低，但是由于其无所不在，而且长期存在 使人类和环境生物持久地暴露在它的威胁之下，这种暴露可能不会造成突然的死 亡，但是长期潜在的影响却是不容忽视的。 ( 2 ) 生殖毒性 美国和英国的研究人员发现，在污水处理厂和工厂排污口附近水体中出现了 野生鱼类性别错乱、大量青蛙畸形等不正常现象。研究表明环境激素是主要的凶 手，而p p c p s 则是环境激素的重要来源之一。环境激素对环境生物及人类的危 害主要有：改变高等生物的性别比例、降低繁殖能力、致癌致畸作用【1 1 1 。 ( 3 ) 其他生态毒性 p p c p s 对生物的其他生态毒性表现在对生物的生长发育的影响、氧化胁迫及 生态系统结构和功能等方面。毒性作用与其剂量、暴露途径以及生物的性别、种 类等有很大的关系。 w i l s o nb a ，s m i t h v h 等人研究了三种药物与个人防护用品对淡水中藻类 的效应，研究结果表明，接纳了污水处理厂排放的污水的河流生态系统p p c p s 物质潜在的影响了藻类群落的结构与功能，改变了食物网结构及营养传递功能。 1 1 5 药物与个人护理品在环境中的迁移转化 药物的大量使用是导致水环境中存在大量药物的主要原因。魏碑吸收的药物 会以原形或其代谢物形式通过粪便和尿液排到体外，然后进入城市污水、医院污 水和动物养殖场污水等排放系统，其中有少部分直接渗漏到地下水和土壤中，大 部分经污水处理厂处理后排入地表水，进入到环境中。现有的污水处理技术很难 将其有效清除【1 9 1 ，所以这部分药物会污染地表水，从而对人们的生活环境和生态 环境造成潜在的威胁 制药厂废水及生 这些废水都是难降解 在生化处理中对微生 药物不能被完全降解 常常吸附有未降解的 个人护理品一般在人们沈漱、游泳时伴随着生活污水进入市政污水中，经过 污水处理厂的处理后，进入地表水。由于现在对p p c p s 的去除效率不高，因此 长期持续的排放，会对环境造成严重的危害。 1 2 生态风险评价简介 风险评价是指在风险识别和风险估测的基础上，对风险发生的概率，损失程 度，结合其他因素进行全面考虑，评估发生风险的可能性及危害程度，并与公认 的安全指标相比较，以衡量风险的程度，并决定是否需要采取相应的措施的过程。 风险评价根据研究系统的不同可分为单一物质环境风险评价、多介质环境风险评 价、生态风险评价和区域生态风险评价。依据环境风险评价的承受者( 即风险受 体) 的不同，可以将其分为健康风险评价( h e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ，h r a ) 和生 态风险评价( e c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t ，e r a ) 等1 3 6 】。 1 2 1 发展历程 风险评价兴起子七十年代的几个发达国家，美国在这方面的研究独领风骚 3 7 - 3 8 1 。在近2 0 年间，环境风险评价技术经历了四个时期： ( 1 ) 二十世纪七十年代至八十年代初，风险评价处于萌芽阶段，风险评价 的内容不甚明确，仅仅采取毒性鉴别的方法。这一时期，各个工业化国家的环境 管理政策目标是完全消除所有的环境危害，或将危害降到所能达到的最低水平。 这种“零风险”的环境管理逐渐暴露出其弱点。 ( 2 ) 二十世纪八十年代，风险评价得到了很大的发展，为风险评价体系建 立了技术准备阶段。美国国家科学院提出风险评价由四个部分组成，又称为风险 评价的“四部法一，即危害鉴别、计量效应关系评价、暴露评价和风险表征， 对各个部分都作了明确的定义。由此，风险评价的基本框架己经形成。在此基础 上，美国国家环保局制定和颁布了有关风险评价的一系列技术性准则、文件和指 南，大部分都是人体健康风险评价方面的。1 9 8 6 年公布了致癌风险评价、致畸 风险评价、化合物健康风险评价、法语毒物健康风险评价、暴露评价、超级基金 场地危害评价和风险评价指南等。1 9 8 8 年又公布了内吸毒物和男女繁殖性能毒 物评价指南。1 9 8 9 年，美国e p a 还对1 9 8 6 年的指南进行了修改。自此从1 9 8 9 年起，风险评价的科学体系已基本形成，并处于不断发展和完善阶段。 ( 3 ) 2 0 世纪9 0 年代是生态风险评价阶段。风险评价的热点从人体健康评 价转入生态风险评价，风险胁迫因子也从单一的化学因子，扩展到多种化学因子 7 及可能造成生态风险的事件，风险受体也从人体发展到种群、群落、生态系统、 流域景观水平。1 9 8 3 年美国国家研究委员会在一次报告中将风险评价定义为评 估由于一些人为活动导致负效应发生的概率。该报告就是日后有名的“红皮书” ( r e d b o o k ) ，它推荐非人类或生态终点评价的发展，并建议风险评价不应仅仅 估计明确定义的效应的概率，也应该遵从一个建立在清楚框架基础之上的标准方 法和步骤。在国家研究委员会和橡树岭国家实验室框架，以及早期的超基金计划 生态导则基础上，u s e p a 于1 9 9 2 年完成了生态风险评价框架，第一次陈述了生 态风险评价的原理。1 9 9 8 年u s e p a 颁布了生态风险评价导则【3 引。 ( 4 ) 2 0 世纪9 0 年代木至2 l 世纪初一区域生态风险评价阶段。2 0 世纪9 0 年代后期，基于u s e p a l 9 9 8 年发布的指导方针进行了一系列大尺度的生态风险 评价【3 9 】。在进行区域生态风险评价的过程中，科学家们逐渐认识到，区域环境特 征不仅影响风险受体的行为、位置等，也影响到风险胁迫因子的时空分布规律。 区域生态风险评价强调区域性，所涉及的环境问题的成因及结果都具有区域性。 1 2 2 生态风险评价 生态风险就是生态系统及其组分所承受的风险。它指在一定区域内，具有不 确定性的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生的不利作用，包括生态系统结 构和功能的损害，从而危及生态系统的安全和健康【3 8 。4 0 】。其目的是帮助环境管理 部门了解和预测外界生态影响因素和生态后果之间的关系，有利于环境决策的制 定。生态风险评价被认为能够用来预测未来的生态不利影响或评估因过去某种因 素导致生态变化的可能性。生态风险评价是建立在生态学、生态毒理学、数学和 计算机技术等学科最新研究成果基础上的一门综合分支学科，一般来说生态风险 评价是指确定人为活动或不利事件对生态环境产生危害或对生物个体、种群及生 态系统产生不利影响的可能性分析过程【4 。 生态风险评价的主要对象是生态系统或生态系统中不同生态水平的组分。对 于有害废物而言，生态风险评价是生态毒理学在环境科学领域的应用。生态风险 评价就是确定进入生态系统的污染物的可见或预期效应的性质、数量和变化或持 续时间，涉及生境衰失、种群数量减少、生态系统结构和功能的改变等。这种确 定是通过污染物质暴露与污染物毒理学数据的结合来完成的【4 2 】。 生态风险评价是在风险管理的框架下发展起来的，重点是评估人为活动引起 的生态系统的不利改变，最终为风险管理提供决策支持【3 9 】。生态风险评价与环境 8 管理存在以下联系，能够有效地用于环境决策的制定：生态风险评价的计划和执 行是给环保部门提供关于不同的管理决策所产生的潜在不利后果。风险评价首先 考虑环境管理的目标，因此生态风险评价的计划有助于评价的结果用于风险的管 理。生态风险评价有利于环境保护决策的制定。在e p a ，生态风险评价被用于 支持多类型的环境管理行为，包括危险废物、工业化学物质、农药的控制以及流 域或其他生态系统由于多种非化学或化学因素产生影响的管理。生态风险评价过 程中，需要不断利用新的资料信息，能够促进环境决策的制定。生态j x l 险评价的 结果可以表达成生态影响后果的变化作为暴露因素变化的函数，对于决策制定者 环境保护部门非常有用，通过评估选择不同的计划方案以及生态影响的程 度，确定控制生态影响因素，并采取必要的措施。生态风险评价提供对风险的比 较、排序，其结果能够用于费用一效益分析，从而对改变环境管理提供解释和说 明。因此，生态风险评价并不是单纯的学术研究，而是要提供各种信息，帮助决 策者对可能受到威胁的生态系统采取相应的保护和补救措施。生态风险评价是生 态评价和风险评价的综合体，生态评价侧重于暴露评价和效应评价，而风险评价 则侧重于得出风险高低及与其有关的一些风险评价技术的开发和利用【4 3 1 。 1 2 3 生态风险评价研究内容 生态风向评价的内容主要包括以下五个部分：源分析、受体评价、暴露评价、 危害评价与风险表征【4 2 1 。 源分析是为了了解建设项目中产生的污染物进入水体的方式及其毒性。内容 有废水浓度、毒性指标、总量等，部分内容与现行的环境影响评价近似。然而， 水环境风险评价的基础是生态毒性，因此，源分析除收集污染物的理、化特征外， 还应有不同工艺流程中废水的毒性数据。对总排放口及各分支的废水，应区别对 待以确定各类废水的毒性贡献。这些资料可供风险评价和风险管理中使用以鉴别 毒性与评估治理效果。 体评价的目的，是为了准确了解纳污水体的水生态系统，包括生物与非生物 的特征( 结构与功能) 。非生物特征可采用现行环评中的方法，而纳污水体的群落 结构与功能的调查，则关键是确定其敏感的生物学过程和关键种。 受体评价包括以下几方面的内容：评价范围或生态系统范围的确定，尽可能 按照自然属性进行划分；生态系统调查。了解生态系统结构、特征，有必要时还 要了解人群分布、社会、经济等方面的情况；选择和确定评价受体。对受体的生 9 命过程和所需环境条件进行分析。如果评价受体确定为生命系统或其某一部分的 话，对非生命受体如生境，则要了解其特征，变化过程与规律，与生态系统其它 组分之间的关系等。确定评价终点。 暴露评价是研究污染物进入水体后的迁移、转化等过程，方法一般用数学或 物理学模型。暴露评价要明确如何建立或选择模型，当今的模型j 下向更复杂、准 确的方向发展，尽管现行多维模型在可靠性方面还不能与s t r e e t e r - p h e l p s 模型及 v o l l e n w i d e 模型相比【4 4 1 ，但主要是支持模型的数据不理想而非模型本身的问题。 建模者在构造模型之前应考虑：充分了解受体系统，以在模型中反映系统的主要 特征：模型的舍取要考虑到校正和验证所需的数据及质量；处理同一污染问题的模 型用在不同生态系统一定要经过修正：数据可靠性不高，最好使用简单模型；如数 据不充分，则用不同情况下的静态模型来刻划一个平均状况，比建立不可靠的动 态模型要好。 危害评价的目的是确定污水对系统的损害程度。这需要在浓度与生物效应之 间建立关联。受体评价的结果可用于决定纳