淮南市飲用水中雙酚A及壬基酚污染特征研究

魏 雅,鄭永紅,張治國,任 杰,夏鴻宇

(安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽淮南232001)

淮南市飲用水中雙酚A及壬基酚污染特征研究

魏 雅,鄭永紅,張治國,任 杰,夏鴻宇

(安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽淮南232001)

對淮南市平山頭水廠從進(jìn)水到出水的6個不同工藝流程取水樣,利用固相萃取-高效液相色譜法分析2中內(nèi)分泌干擾物(EDCs),結(jié)果表明:雙酚A、壬基酚在各個不同工藝流程水樣中均有檢出,同時,出廠水經(jīng)管網(wǎng)輸送后發(fā)現(xiàn)雙酚A、壬基酚含量均高于源水,說明自來水管材中有同類污染物溶出。

雙酚A; 壬基酚; 固相萃取; 高效液相色譜法

雙酚A(BPA)是世界上使用最廣泛的工業(yè)化合物之一,主要用于生產(chǎn)聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等多種高分子材料,是重要的有機(jī)化工基本原料之一。雙酚A也屬于內(nèi)分泌干擾物,具有雌激素效應(yīng)和慢性毒理作用,能導(dǎo)致動物生殖細(xì)胞的畸變和繁殖率的下降,并能引起腹足類雄性個體的雌性化[1]。壬基酚(NP)是一種重要的精細(xì)化工原料和中間體,也是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的一種,一旦進(jìn)入環(huán)境,能在環(huán)境中存留很長時間,并通過食物鏈進(jìn)行放大。同時具有雌激素效應(yīng),導(dǎo)致動物及人類內(nèi)分泌系統(tǒng)出現(xiàn)異常[2,3]。英國學(xué)者發(fā)現(xiàn),虹鱒發(fā)生生殖異常的NP濃度限制為10μg/L[4]。另有研究表明,NP易引起乳腺癌細(xì)胞的異常繁殖[5]。

本研究以淮南市西部的平山頭水廠各處理工藝段水體為研究對象,利用高效液相色譜儀,對水中雙酚A、壬基酚的濃度變化及去除特征進(jìn)行了初步調(diào)查,對改進(jìn)現(xiàn)行常規(guī)處理工藝以及預(yù)防雙酚A、壬基酚進(jìn)入環(huán)境、保證飲用水的安全性都具有重要的意義。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器

高效液相色譜儀:日立L-2000 Elite型液相色譜儀,帶L-2480型熒光(FL)檢測器;液相色譜柱:Apollo C18色譜柱(250 mm× 4.6 mm i.d.,5μm);固相萃取裝置:Supelco Visiprep TM DL十二管防交叉污染固相萃取裝置;固相萃取柱:BESEP SPE C18-H(3 m L,500 mg)小柱。

1.1.2 試劑

甲醇為HPLC級(美國TEDIA公司);二氯甲烷為HPLC色譜純;其他試劑均為優(yōu)級純;超純水;高純氮?dú)?純度99.99%);雙酚A標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 m L,1 000 mg/L,美國Accustandard公司)、壬基酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 m L, 2 000 mg/L,美國Accustandard公司)。

1.2 液相色譜條件

通過優(yōu)選實驗,最終確定色譜條件如下:熒光(FL)檢測器;Apollo C18色譜柱(250 mm×4.6 mm i.d.,5μm);熒光檢測器的激發(fā)波長:228 nm,發(fā)射波長:305 nm;流動相為乙腈:超純水(V：V)=95：5;流速為1.0 m L/min;柱溫30℃;進(jìn)樣量10.0μL。

1.3 樣品采集及前處理

1.3.1 樣品采集

對平山頭水廠設(shè)置6個采樣點,分別為水源水、反應(yīng)水、沉淀水、濾后水、清水庫水及管網(wǎng)水。每個采樣點采集10 L水樣,裝于棕色具蓋玻璃采樣瓶中避光保存。

1.3.2 樣品前處理

準(zhǔn)確量取1 000 ml水樣,用HCl調(diào)節(jié)PH值為2～3。然后將水樣以4 m L/min的流量通過已經(jīng)活化好的SPE小柱進(jìn)行萃取(10 m L甲醇和10 m L超純水活化SPE小柱),之后用真空泵將SPE柱殘留的水分抽去,用10 m L V(二氯甲烷)：V(甲醇)= 80：20溶液洗脫。收集洗脫液,高純氮?dú)獯蹈?甲醇溶解并定容到1 m L。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性分析

以雙酚A、壬基酚的濃度為橫坐標(biāo),檢出峰面積為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時間、回歸方程相關(guān)系數(shù)和檢出限見表1。由表1可看出,采用HPLC法測定雙酚A、壬基酚標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.999 0。根據(jù)信噪比S/N=3,得到雙酚A、壬基酚的檢出限分別為0.01μg/L和0.02μg/L。

表1 高效液相色譜法分析PAEs的回歸方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍和檢出限

雙酚A、壬基酚的HPLC標(biāo)準(zhǔn)色譜圖見圖1。雙酚A(BPA)的保留時間是2.78 min,壬基酚(NP)的保留時間是4.75 min。由圖可見,雙酚A、壬基酚的分離效果較好,沒有明顯的雜質(zhì)干擾。

圖1 雙酚A、壬基酚的HPLC標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

2.2 定量分析

對該水廠6個采樣點水樣中雙酚A、壬基酚含量進(jìn)行檢測,其濃度變化范圍見表2,水樣色譜圖見圖2。

圖2 雙酚A、壬基酚的HPLC水樣色譜圖

表2 水樣的測定結(jié)果(μg/L)

從表2可以看出,所有水樣都檢測出雙酚A和壬基酚含量,檢出率達(dá)到100%,濃度范圍分別為0.041～0.084μg/L和0.224～0.323μg/L。說明常規(guī)工藝并不能并不能有效去除原水中的雙酚A和壬基酚,加氯消毒時,還會產(chǎn)生各種消毒副產(chǎn)物。

從圖3可以直觀地看出,平山頭水廠的凈水處理工藝對BPA和NP的去除效果并不明顯。該水廠經(jīng)混凝沉淀可以去除少量BPA和NP,這是因為常規(guī)自來水處理工藝對長鏈NPEO的去除率可達(dá)90%以上,但對NP及短鏈NPEO的去除率只有60%左右[6]。而在氯消毒過程中,NP可以和氯反應(yīng)最終生成2,4,6-三氯酚。雖然可以通過氯消毒去除部分NP,但是這種新的生成物是致癌物質(zhì),其毒性反而增強(qiáng)了。

圖3 雙酚A、壬基酚污染狀況

由圖中還可看出BPA和NP管網(wǎng)水濃度高于出廠水,主要原因是NP也可能從自來水管材的合成材料-油溶性酚樹脂等與自來水的長期接觸中逐步溶出來,如環(huán)氧樹脂涂層中BPA的單位面積溶出濃度為0.4～5.6μg/m2,而這種涂層是做為保護(hù)膜起到防止鐵質(zhì)水管生銹的作用[7],管網(wǎng)水中BPA濃度升高說明管材釋放出了BPA。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)[8],BPA的標(biāo)準(zhǔn)限值為10 μg/L,平山頭水廠出水中檢測出BPA濃度為0.1μg/L,沒有超過該標(biāo)準(zhǔn),該廠出廠水水質(zhì)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

因為國內(nèi)外沒有NP標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,因此有學(xué)者按1/10的安全系數(shù)計算,建議以1μg/L作為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[10]。平山頭水廠出水中檢測出NP濃度為0.724μg/L,沒有超過此建議標(biāo)準(zhǔn),該廠出廠水水質(zhì)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

雖然它們遠(yuǎn)低于目前飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的限定值,但它們具有的低含量長期作用會對生物和人體健康造成不同程度的傷害,因此應(yīng)引起有關(guān)部門重視。

3 結(jié)論

雙酚A、壬基酚都是內(nèi)分泌干擾物質(zhì),能夠影響生物體正常的生殖和發(fā)育,導(dǎo)致生殖系統(tǒng)異常。隨著需求量的增大,對環(huán)境的污染已經(jīng)比較嚴(yán)重。本文對水體中雙酚A、壬基酚的前處理方法、高效液相色譜測定方法及含量進(jìn)行了討論。

針對水體中的雙酚A、壬基酚建立了以BESEP SPE C18-H(3 ml,500 mg)小柱為固相萃取柱的固相萃取方法。

建立了日立L-2000 Elite型液相色譜儀測定水體中的雙酚A、壬基酚的色譜條件。即:熒光(FL)檢測器;Apollo C18反相色譜柱(250 mm×4.6 mm i.d.,5μm);熒光檢測器的激發(fā)波長:228 nm,發(fā)射波長:305 nm;流動相為乙腈：超純水(V：V)=95：5;流速為1.0 mL/min;柱溫30℃;進(jìn)樣量10.0μL。

對平山頭水廠各處理工藝段水體中雙酚A、壬基酚的初步調(diào)查結(jié)果表明,雙酚A、壬基酚全部檢測出,檢出率為100%。

飲用水的常規(guī)處理工藝對于雙酚A、壬基酚的去除有限,應(yīng)開展飲用水深處理工藝的研究,以提高飲用水水質(zhì)。

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On Pollution Characteristics for BPA and NP of Drinking Water in Huainan

WEI Ya,ZHENG Yong-hong,ZHANG Zhi-guo,REN Jie,XIA Hong-yu
(School of Earth an d Environment of Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 232001)

Solid phase extraction-high performance liquid chromatography was used to investigate two endocrine disrupting chemicals(EDCs)from influent to effluent water in Pingshantou water plant of Huainan city.Results showed that BPA and NP in water samples were all detected.Simultaneously,the concentration was increased after it was transported through pipes.It verifies that BPA and NP in drinking water partly come from the release of pipe material for water delivering.

BPA; NP; solid-phase extraction; high performance liquid chromatography

TU991.2,X832

B

1671-4733(2015)01-0014-04

10.3969/j.issn.1671-4733.2015.01.004

2015-01-06

安徽省高校省級優(yōu)秀人才基金重點項目(項目編號:2013SQRL028ZD);省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(項目編號:201310361125);國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(項目編號:201310361004)

魏雅(1993-),女,安徽蚌埠人,研究方向為環(huán)境工程,電話:13955456204。