我国部分地区自来水和不同水体中的PFOS污染
摘要:采用高效液相色谱/质谱仪联机选择离子监测(LC/MS-SIM,m/z=499)方法,测定了我国部分城市自来水、地面水、地下水和海水中的全氟辛磺酸(PFOS)含量。从全部样品中均检测到PFOS,表明我国境内水环境中普遍存在着PFOS污染。被调查部分城市自来水、海水和远离人类活动地区的水中PFOS浓度大多数低于1ng/L,容易受到生活污水和工业废水污染的水中PFOS浓度范围为1.50~44.6ng/L。
关键词:水;全氟辛磺酸;持久性有机污染物;环境污染
全氟辛磺酸(PFOS)广泛用于生产皮棉制品和地毯防污剂、机械润滑剂、油漆涂料、化妆品、农药和医药品及泡沫灭火剂等化工产品。自2001年Kannan和Giesy等人从极地野生动物体内检出PFOS以来,全球生态系统中水环境以及包括人类在内的所有生物体内均发现广泛的PFOS污染。数百种含PFOS系列产品在环境中和生物体内的最终代谢产物是PFOS。由于PFOS特殊的全氟化学结构特点,致使其在强酸溶液中煮沸也不产生降解,易在生物体内产生蓄积,具有引起脂肪代谢和线粒体能量代谢障碍、干扰抗氧化系统、诱导过氧化物酶等多种毒性。因此,专家们认为PFOS作为持久性环境污染物家族的新成员,其环境污染现状、人群暴露水平、人体负荷调查及健康影响评价将是重点研究的课题。
为了解我国环境PFOS污染现状,对我国部分地区饮用水、地面水、地下水和海水中PFOS污染状况进行了调查。
一、材料与方法
1.1 样品与前处理
从辽宁、北京、上海、山东、吉林、甘肃银川等地采集城市自来水、地面水和地下水样品,在大连湾采集海水样品。样品采集后室温下保存至前处理,水样品先经ADVANTECGA 100玻璃纤维滤膜粗滤后,再经JAWPO4700渗透膜细滤,去除水中的悬浮物。1.5L已过滤水样以10.0mL/min流速通过连接在Sep-Pak Plus型浓缩器的Presep-C Agri吸附柱,使水中的PFOS吸附在Presep-C Agri吸附柱上。被吸附的PFOS用2.0mL甲醇洗脱、高纯氮气挥发溶剂至1.0mL后,进行HPLC/MS定量分析。
采样器具和前处理用的器皿和吸附柱等均事先依次用正己烷、丙酮和甲醇洗涤、干燥后使用。
1.2 主要试剂和仪器
全氟辛磺酰钾(分子量:538.22,Fluka公司,日本)用于配制PFOS标准溶液。ADVANTEC GA 100玻璃纤维滤膜(孔径1.0mm)为ADVANTEC公司产品(东京,日本),JAWPO4700渗透膜(孔径1.0mm)为Millipore公司产品(东京,日本)。Presep-CAgri吸附柱为和光纯药公司产品(大阪,日本),使用前用10mL甲醇冲洗2次。Sep-PakPlus型水样浓缩器为Waters公司产品(美国)。高压液相色谱(Agilent1 100型)/质谱(AgilentMSDSL型)联用仪为Agilent公司产品(美国)。
1.3 液相色谱-质谱测定条件
液相色谱:色谱柱为ZorbaxXDB C18(Agilent Nrrow-Bore 2.1×150mm,5ìm),流动相为CH3CN/ 10mmol/L CH3COONH4混合溶液,其体积比为45:55,流速0.2mL/min,柱温40℃。进样量为10.0μL。
质谱:电离源为电喷雾电离源负源,喷雾器压力为50psi(N2),辅助气(N2)流量为10.0L/min,雾化温度350℃。毛细管电压为4000V,离子源电压为180V,选择性监测离子质荷比(m/z)为499的带负电准分子离子。
二、结果与讨论
2.1 PFOS色谱特征、标准曲线和回收率
在本实验分析方法条件下,PFOS标准溶液和样品中PFOS的保留时间均为13.16min,PFOS浓度与色谱峰面积之间具有显著的正相关关系(r=0.9987,P<0.01),淡水样品PFOS加标平均回收率为105.9%,变异系数为3.4%,海水样品的PFOS加标平均回收率为88.9%,变异系数为4.3%,水样品中PFOS监测浓度下限均为0.05ng/L。
2.2 地面水和海水中PFOS污染现状
本次被调查地区的地表水中PFOS浓度范围为0.41~4.20ng/L,平均浓度为2.07ng/L。地下水和渤海湾大连地区海水中PFOS平均浓度分别为1.61ng/L,0.83ng/L(表1)。
2.3 城市饮用水中PFOS污染现状
从被调查的全部城市自来水中均检出PFOS,其浓度范围是0.40~1.62ng/L,平均浓度为0.88ng/L。沈阳市不同自来水厂的出厂水中PFOS浓度范围为0.40~1.53ng/L,PFOS浓度最高值和最低值之间相差3.8倍(表2)。
2.4 浑河水系和沈阳市地面水中PFOS污染现状
浑河源头大伙房水库水中PFOS浓度为0.20ng/L。流入浑河后水中PFOS浓度明显升高,尤其是分别流经抚顺和沈阳市区后,城市下游水中PFOS浓度呈现明显高于上游的趋势(表3)。
沈阳市地面水中PFOS浓度范围是1.70~6.18ng/L,平均值为4.4ng/L(表4)。
通过调查我国部分城市和地区饮用水、地面水、地下水和海水中PFOS污染现状,发现我国境内也存在范围的PFOS污染,PFOS污染不是区域性的环境问题,而是全球性的环境问题。
持久性有机污染物的广域性传播途径主要是通过大气环流,而PFOS本身挥发性很差,一般认为难以通过大气途径向其他地区转移。因此PFOS可能存在不同于一般持久性有机污染物的环境行为特点。
生态系统中PFOS污染水平与本地区人类活动密切相关。本次调查中,受人类活动影响较少的水体PFOS浓度低于1ng/L,与日本和美国清洁地区水中PFOS浓度水平相当。浑河在流经抚顺和沈阳地区时,接纳城市生活污水和工业废水。浑河水系水中PFOS浓度及济南市大明湖水中PFOS浓度明显高于当地地下水。沈阳市内河流水中PFOS浓度高于清洁区水平均,表明水环境中PFOS污染与流域内PFOS排放有密切关系、沈阳市第一水厂出厂自来水中PFOS浓度明显高于其他水厂和其他城市自来水,其原因可能与该水厂水源地分布在浑河沈阳河段下游两岸,与补给源浑河水中PFOS污染有关。由于PFOS在人体内的半衰期约为4年半,因此饮用水中的PFOS污染应该引起有关部门的高度重视。
三、结语
清洁区水中PFOS浓度低于1ng/L,我国水环境中广泛存在着PFOS污染问题。地面水中PFOS污染水平与城市生活污水和工业废水排放有关。饮用水中的PFOS污染应该引起有关部门的重视,尽早采取必要的防治措施。
往期文章
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本文主要内容来自于:金一和1*,刘晓2,秦红梅3,麻懿馨1,范轶欧1,张颖花1,齐藤宪光4,佐佐木和明4,小泉昭夫5(1.中国医科大学公共卫生学院,辽宁沈阳110001;2.沈阳市卫生监督所,宁沈阳110014;3.辽宁省卫生监督所,辽宁沈阳110005;4.岩手县环境保健研究中心,日本盛冈020-0852;5.京都大学,日本京都606-8501)
中图分类号:R12文献标识码:A文章编号:1000-6923(2004)02-0166-04
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