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中国热带沿海城市海口城市污水中的新兴污染物及其与地表水污染的关系

摘要

世界上大型城市群的废水处理厂是水生系统中新兴污染物的主要来源。本研究是对中国城市污水中潜在有害的新兴污染物的首次综合表征。研究区海口市位于热带海南岛的海岸。基于GC / MS的非目标筛选方法可用于鉴定范围更广的亲脂性至半极性有机污水成分。通过使用选定的源特定指标，在城市沿海水域中追踪了源自污水的污染。

确定了一套具有高度结构多样性的污水成分，包括工业化学品和家用化学品。发现了个人护理产品，农药和药品的成分，世界其他地区很少报道。该观察结果可能归因于中国不同的环境法规和消费习惯。检测到异常高浓度的非法药物氯胺酮，最高可达1100 ng L^-1，表明其受欢迎程度和消费率很高。值得注意的是，这里首次报道的污水成分是药物marmesin，oxolamine和ansimar，其最高浓度也高达1200 ng L^-1。

主要城市地区污水指标的浓度升高表明污水系统的溢出，特别是在台风事件期间。追踪海口沿海市区地表水系统中的污水污染，可以发现污染程度较低。由于城市地区的污水输入，该浓度范围不会给沿海生态系统带来任何严重风险。

通常，在中国，为了检测和改善废水处理技术，定期监测地表水水质和进行环境影响评估，必须考虑检测到的市政新兴污染物频谱。此外，这里报道的化合物光谱是其他新兴经济体中城市污水成分的很好参考点。

关键词

热带城市，市政废水，新兴污染物，非目标筛选，药品，个人护理用品

1 。介绍

城市废水处理厂（WWTP）是释放到水生系统中的有机污染物的主要来源，因此也是沿海水基陆上污染的主要来源。对市政污水中60种最常见的新兴污染物的发生情况进行的系统比较显示，亚洲地区原废水中的污染物浓度往往高于欧洲和北美国家（Tran等人，2018年））。众所周知，有机污染物的高结构多样性以及相应的理化性质和化学污染物的变化以及处理厂的不同运行条件会导致去除效率的显着变化。结果，处理后的废水中许多新兴污染物的浓度仍高于其对水生生物的无预测浓度（PNEC）（Tran等，2018）。

在城市污水中发现的新兴污染物主要包括药品，个人护理产品（PCP），人造甜味剂，阻燃剂，激素，驱虫剂和增塑剂（例如Rodil等，2012；Qi等，2015；Loos等。 。，2013）。尽管大多数可用的研究都考虑了大量的新兴污染物，但这些研究仍集中在预先选择的一组目标分析物上。这种方法可以监督许多潜在有害的有机污染物。因此，显然需要对新兴污染物进行更全面的分析评估（Petrie等，2015）。

非目标筛选分析是一种更全面的方法，可用于识别范围广泛的结构多样的新兴污染物，例如市政废水。但是，基于GC / MS或LC / MS分析仅进行了很少量的此类研究。例如，Gros等人最近对市政废水进行了全面的化学筛选。（2017）应用液相色谱-高分辨率质谱。总共鉴定出79种新兴污染物，包括氟代烷基物质，农药，阻燃剂，药物和五氯苯酚（Gros等，2017）。在过去的几十年中，还基于气相色谱-质谱（GC / MS）方法对市政废水进行了非目标筛查（例如Paxeacute;us和Schrouml;der，1996；Eriksson等，2003；Wluka等，2017；Blum等人，2017）。结果表明，不仅存在于家庭中的化合物（如制药和五氯苯酚）而且还存在于工业化学品中的结构高度多样化（例如Eriksson等人，2003年 ; Wluka等人，2017年））。识别出的污染物的优先排序策略是：合成香料galaxolide，alpha;-生育酚乙酸酯，UV吸收剂辛二烯，工业化学品2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，几种氯化有机磷火焰缓释剂和去污剂残基线性烷基苯是最重要的化合物，被现场污水处理厂排放到环境中（Blum等人，2017年）。

所有上述市政污水的非目标筛选研究都是在工业化国家（即欧洲或美国）进行的。在最近的几十年中，全球工业制造业向新兴工业化国家转移（例如，Marsh，2012年），并且这些国家的城市化进程大大加快。在这些经济体迅速发展的城市中心地区，工业生产消费品的消费对市政废水中新出现的污染物的组成具有很大影响，从而也对水生系统产生了很大影响。然而，很少对新兴工业化国家的城市污水中的新兴污染物进行非目标筛查分析。

只是偶尔提供了对中国城市污水成分结构多样性的见解。Qi等。（2015年）使用高分辨率质谱分析了268种物质。主要污染物是刺激性咖啡因，人造甜味剂三氯蔗糖，缓蚀剂苯并三唑，五氯苯酚，抗生素和其他药物以及农药。Wang等。（2018）监测了943种化合物，并将多环芳烃（PAHs），磷阻燃剂，邻苯二甲酸盐，苯并噻唑和苯酚报告为来自中国的生活污水中的潜在有害微污染物。

相辅相成的是，最近有几项监测研究报告了人为排放对亚洲沿海污染的影响（例如Wang等人，2019 ; Xie等人，2019 ; Xu等人，2019）。例如，Nakata等。（2012年）使用贻贝深入了解了亚洲10个国家沿海岸线的合成麝香和紫外线稳定剂的空间分布。进一步，李等人。（2014年）回顾了渤海地区溴化阻燃剂以及全氟化洗涤剂的污染状况。然而，到目前为止，尚未详细考虑中国污水处理废水与城市沿海地区之间的紧密联系。

通常，这项研究的总体目标是对来自中国城市污水样品中的亲脂性新兴污染物进行全面的非目标筛查。研究区域是海口市，人口超过200万，位于热带海南岛的海岸。进水和污水样品取自该市主要的污水处理厂，直接排放到海洋中。通过使用污水样品中确定的适当分子指标，在城市沿海水域中回收了源自污水的污染。这项研究的基本目的是测量污水处理厂排放物对主要城市地表水体以及相应的海口沿海地

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