由于缺乏科學(xué)的藥品管理和指導(dǎo)以及公眾對(duì)抗生素的不當(dāng)使用, 我國(guó)是世界上濫用抗生素最嚴(yán)重的國(guó)家之一.抗生素作為新型環(huán)境污染物, 通過(guò)農(nóng)用、醫(yī)用獸用以及生產(chǎn)廢水排放等多種途徑進(jìn)入了環(huán)境水體, 進(jìn)而威脅公眾的飲用水安全.20世紀(jì)80年代, Watts等首次報(bào)道在地表水中檢測(cè)到了1 μg·L-1濃度的紅霉素、磺胺甲唑和四環(huán)素, 水環(huán)境中的抗生素開(kāi)始引起高度關(guān)注.近年來(lái), 環(huán)境水體中抗生素的出現(xiàn)、遷移及潛在危害已成為國(guó)際上環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一.有研究表明, 在天津的淡水養(yǎng)殖水體、海河、土壤中均發(fā)現(xiàn)了不同濃度的抗生素, 水源水中也檢測(cè)出了多種類型的抗生素, 由此引起的飲用水化學(xué)安全問(wèn)題逐漸受到重視.然而針對(duì)環(huán)境水體中抗生素的來(lái)源分布和遷移規(guī)律的研究, 目前大部分集中在地表水、地下水以及污水處理廠, 在供水系統(tǒng)方面研究較少.現(xiàn)有給水廠的處理工藝單元沒(méi)有針對(duì)抗生素等新型污染物而設(shè)計(jì), 抗生素在飲用水制水和供給過(guò)程中的遷移與去除情況仍不清晰, 因此研究供水系統(tǒng)中抗生素分布特征和遷移規(guī)律, 考察現(xiàn)有水處理工藝單元的去除效率, 對(duì)飲用水安全保障具有重要意義.本文應(yīng)用固相萃取富集法(SPE)和高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)的分析方法對(duì)兩個(gè)不同處理工藝的給水廠以及供水管網(wǎng)中的抗生素濃度水平和分布特征等進(jìn)行了分析, 并基于不確定分析方法對(duì)飲用水中的抗生素引起的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià), 以期為了解天津市供水系統(tǒng)中抗生素的分布特征、遷移轉(zhuǎn)化及其潛在危害提供參考, 并為給水廠的運(yùn)行條件優(yōu)化和工藝改造給予數(shù)據(jù)支持, 從而保障城市飲用水安全.

　　1 材料與方法

　　1.1 儀器與試劑

　　1200高效液相色譜(USA, Aglient), 6410B三重四極桿質(zhì)譜分析儀固相萃取裝置, N-EVAP氮吹濃縮儀, SB-5200DTS超聲波清洗器, BSA224S分析天平.根據(jù)自來(lái)水中抗生素種類的全掃描分析結(jié)果, 并結(jié)合已有的天津水體中抗生素分布研究, 確定了6類10種抗生素, 包括四環(huán)素類：四環(huán)素(TC, 98.0%)、強(qiáng)力霉素(DXC, 98.7%); 喹諾酮類：氧氟沙星(OFC, 99.0%)、恩諾沙星(ERC, 98.5%)、甲氧芐啶(TMP, 98.7%); β-內(nèi)酰胺類：青霉素G(PEN, 99.5%); 大環(huán)內(nèi)酯類：羅紅霉素(ROX, 97.0%); 林可酰胺類：林可霉素(LIN, 99.2%); 磺胺類：磺胺甲基嘧啶(SMR, 99.2%)、磺胺甲唑(STX, 99.0%), 其標(biāo)準(zhǔn)品均為粉末樣品, 購(gòu)自德國(guó)奧格斯堡公司(Dr. Ehrenstorfer GmbH, Germany); 阿特拉津(13C3-Atrazine)丙酮溶液, 濃度100 ng·μL-1, 購(gòu)自百靈威; 咖啡因(13C3-Caffeine)甲醇溶液, 濃度1.0 mg·mL-1, 購(gòu)自美國(guó)劍橋同位素實(shí)驗(yàn)室.溶劑：甲醇(HPLC級(jí), Fisher, USA), 甲酸(85%, HPLC級(jí), Duksan), 乙腈(HPLC級(jí), Fisher, USA), 甲酸銨(HPLC級(jí), CNW, Germany), 超純水(電阻率≥18.2 MΩ·cm, Millipore, USA).

　　1.2 采樣點(diǎn)選擇

　　選取天津市某自來(lái)水廠A水廠和B水廠為研究對(duì)象, A、B水廠采用相同水源(以引江水為主, 灤河水為備用水源). A、B水廠供水能力分別50萬(wàn)m3·d-1和30萬(wàn)m3·d-1, 均采集原水、濾前水、濾后水和水廠出水, 各水廠的工藝單元流程及采樣點(diǎn)見(jiàn)圖 1.每次連續(xù)放水10 min后用水樣采集器采集水樣5 L, 采集完成后用棕色瓶迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室, 4℃避光保存, 24 h內(nèi)進(jìn)行抗生素的檢測(cè)分析(每份樣品均設(shè)置兩個(gè)平行樣品, 以平均值作為該樣品的分析結(jié)果), 總共隨機(jī)采樣12次.

　　為分析抗生素在給水管網(wǎng)中的分布遷移變化, 選取A水廠一條主要輸配水干管作為研究對(duì)象.采樣管段為管徑DN1400和DN1000的鑄鐵管.從管段起點(diǎn)處開(kāi)始, 沿水流方向每隔600 m設(shè)置采樣點(diǎn), 共設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn), 總輸水距離約為3.3 km, 采樣點(diǎn)的布設(shè)情況見(jiàn)圖 2.

　　　1.3 抗生素的檢測(cè)分析

　　樣品經(jīng)抽濾、固相萃取、氮吹前處理后轉(zhuǎn)移至HPLC-MS的進(jìn)樣瓶待測(cè).柱溫40℃, 進(jìn)樣量10 μL, 流動(dòng)相流速0.30 mL·min-1, 水相為3%甲酸、0.1%甲酸銨水溶液, 有機(jī)相為1:1甲醇:乙腈, 各抗生素能達(dá)到良好分離且色譜峰型較好, 整個(gè)儀器分析過(guò)程在19 min之內(nèi)完成.相關(guān)系數(shù)R2均大于0.999 0, 檢出限0.001~0.26 ng·L-1, 加標(biāo)回收率處于77.12%~126.37%, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于9.34%.

　　為評(píng)價(jià)給水廠在各處理單元及整個(gè)工藝流程中對(duì)目標(biāo)抗生素的去除效果, 抗生素去除率計(jì)算公式如下：

(1)

　　式中, ηj, i：j工藝對(duì)抗生素i的去除率; cj, i：j工藝中抗生素i的濃度, ng·L-1; cj+1, i：j工藝后續(xù)工藝中抗生素i的濃度, ng·L-1; η總, i：水廠各工藝對(duì)抗生素i的總?cè)コ��? c原水, i：原水中抗生素i的濃度, ng·L-1; c出水, i：出水中抗生素i的濃度, ng·L-1.

　　為探討抗生素在給水管網(wǎng)中的衰減規(guī)律, 假設(shè)其符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型：

(2)

　　式中, c：濃度, ng·L-1; t：時(shí)間, min; c0：物質(zhì)的初始濃度, ng·L-1.

　　衰減系數(shù)(K)為：

(3)

　　式中, v：水流速, m·s-1; L：取樣點(diǎn)i與i+1之間的距離, m; ci：取樣點(diǎn)i處抗生素的濃度, ng·L-1.

　　1.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

　　人群通過(guò)飲食(主要指飲水)途徑攝取污染物的量化估算模型為：

(4)

　　式中, CDIdw：飲水途徑污染物的日均暴露劑量, mg·(kg·d)-1; cdw：水中污染物的濃度, mg·L-1; TF：水廠凈化系數(shù), 無(wú)量綱; U：日均飲水量, L·d-1; ABS：胃腸吸收因子, 無(wú)量綱; EF：暴露頻率, d·a-1, 按360計(jì)算; ED：暴露期, a, 按75計(jì)算; AT：平均暴露時(shí)間, AT=EF×ED, d; BW：人體平均體重, kg.

　　人類在洗浴過(guò)程中會(huì)通過(guò)皮膚吸收水中的污染物, 其暴露模型如下：

(5)

　　式中, cdw：水中污染物的濃度, mg·L-1; SA：可接觸的皮膚表面積, cm2; Kp：皮膚表面化學(xué)污染物的滲透常數(shù), cm·h-1; FE：洗浴頻率, d-1; FT：洗浴時(shí)間, h; CF：?jiǎn)挝晦D(zhuǎn)化因子, 1 L·(1 000 cm3)-1; EF：暴露頻率, d·a-1; ED：暴露期, a; BW：平均體重, kg; AT：平均暴露時(shí)間, d, 具體參數(shù)詳見(jiàn)表 1.

　　抗生素的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用風(fēng)險(xiǎn)值(risk, R)：

(6)

　　式中, CDI(chronic daily intake)：?jiǎn)挝惑w重的暴露劑量, mg·(kg·d)-1; β：暴露攝入的致癌強(qiáng)度系數(shù), kg·d·mg-1.

　　多種抗生素的致癌風(fēng)險(xiǎn)：

(7)

　　式中, Ri代表化學(xué)物i的致癌風(fēng)險(xiǎn).

　　本文采用Zeise等建立的模型計(jì)算致癌效力：

(8)

　　式中, β：暴露攝入的致癌強(qiáng)度系數(shù), kg·d·mg-1; LD50(median lethal dose)：動(dòng)物半數(shù)致死量, mg·kg-1; C, D：回歸系數(shù).

　　人類致癌效力：

(9)

　　式中, βh：人類致癌強(qiáng)度系數(shù), kg·d·mg-1; Kah：種間轉(zhuǎn)化系數(shù)(美國(guó)EPA推薦值4.7), 無(wú)量綱; βa：動(dòng)物致癌強(qiáng)度系數(shù), kg·d·mg-1.

　　抗生素的非致癌風(fēng)險(xiǎn)：

(10)

　　式中, HQ(hazard quotient)：風(fēng)險(xiǎn)危害商值, 無(wú)量綱; CDI：?jiǎn)挝惑w重的暴露劑量, mg·(kg·d)-1; RfD(reference doses)：污染物的非致癌參考劑量, mg·(kg·d)-1.

　　采用Strenge等提出的模型來(lái)估算其非致癌參考劑量：

(11)

　　式中, LD50(median lethal dose)：動(dòng)物半數(shù)致死量(數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)國(guó)家藥品數(shù)據(jù)庫(kù)), mg·kg-1; 4×10-5為經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化系數(shù), d-1.

　　多種復(fù)合化合物與多種暴露途徑的非致癌性風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)：

(12)

　　式中, CDIij：第i種污染物第j種暴露途徑的單位體重的暴露劑量, mg·(kg·d)-1; RfDi：第i種污染物第j種暴露途徑的非致癌參考劑量, mg·(kg·d)-1.

　　美國(guó)EPA規(guī)定, 污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于或等于1×10-6, 則致癌風(fēng)險(xiǎn)可接受.對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn), 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于1, 則非致癌風(fēng)險(xiǎn)不可接受; 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)0.1~1, 風(fēng)險(xiǎn)較大; 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于0.1, 風(fēng)險(xiǎn)可接受.

　　本研究采用Crystal Ball 11.1.2.2實(shí)現(xiàn)蒙特卡羅取樣分析, 進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的不確定性分析, 從而提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性以及降低決策的風(fēng)險(xiǎn)度.已有研究表明, 通常情況下環(huán)境中污染物濃度呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布.本研究對(duì)管網(wǎng)中各抗生素濃度做對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后, 在K-S檢驗(yàn)基礎(chǔ)上, 運(yùn)用SPSS 20.0在α=0.05的顯著性水平上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn).

　　2 結(jié)果與討論 2.1 給水廠各處理工藝單元對(duì)抗生素的去除分析

　　6類10種抗生素在A水廠各處理工藝單元均有檢出, 除羅紅霉素和青霉素G的檢出頻率分別為41.7%和91.7%外, 其余8種抗生素均100%檢出, 10種抗生素在各處理單元的濃度水平如圖 3(a).原水中的總抗生素濃度為337.44~1 530.99 ng·L-1, 其中磺胺甲唑平均濃度最高, 磺胺甲基嘧啶次之, 而羅紅霉素最低, 分別為206.82、136.77和1.14 ng·L-1.磺胺類抗生素使用量大, 且具有較強(qiáng)的親水性, 在水中穩(wěn)定性高, 可通過(guò)徑流、雨水沖刷等途徑進(jìn)入水環(huán)境, 從而容易污染水體, 造成了磺胺類抗生素的高檢出率和高濃度.雖同屬四環(huán)素類, 但四環(huán)素的平均濃度比強(qiáng)力霉素(98.23 ng·L-1)低近一倍(48.98 ng·L-1), 說(shuō)明強(qiáng)力霉素比四環(huán)素的應(yīng)用更廣泛, 使用量更大.經(jīng)過(guò)混凝氣浮處理工藝后, A2處[圖 1(a)]采集的濾前水總抗生素濃度為134.53~1 032.34 ng·L-1, 各抗生素的濃度范圍為1.44~241.29 ng·L-1不等, 磺胺甲唑平均濃度(104.68 ng·L-1)最高, 磺胺甲基嘧啶(93.04 ng·L-1)次之. A水廠過(guò)濾工藝單元為雙閥濾池, 濾后水總抗生素濃度為172.89~966.62 ng·L-1, 平均濃度最高的仍然是磺胺甲唑(111.56 ng·L-1), 其次是強(qiáng)力霉素(100.20 ng·L-1).氯胺接觸消毒池為最后的處理單元, 消毒之后的自來(lái)水將被輸送至用戶, 出水中抗生素的總濃度范圍為197.93~1 137.98 ng·L-1.如圖 3(a)所示, A水廠出水中恩諾沙星濃度水平(126.43 ng·L-1)最高, 說(shuō)明經(jīng)過(guò)各處理工藝后恩諾沙星污染較嚴(yán)重.磺胺類中磺胺甲唑的濃度較濾前水、濾后水有所升高, 平均濃度為122.33 ng·L-1, 遠(yuǎn)高于美國(guó)某水廠出水(12.7 ng·L-1), 其短期毒性不顯著, 但低劑量長(zhǎng)期攝入仍可損傷腎臟, 造成機(jī)體免疫力降低, 因此磺胺甲唑的污染問(wèn)題應(yīng)引起重視.四環(huán)素類的強(qiáng)力霉素濃度高于四環(huán)素, 此類抗生素在我國(guó)曾廣泛用于臨床及獸醫(yī)學(xué), 但現(xiàn)在主要用作獸藥.

　　B水廠各處理單元的抗生素濃度如圖 3(b), 各處理單元除羅紅霉素未檢出外, 其余9種抗生素檢出率均為100%, 檢出濃度范圍為4.00~332.30 ng·L-1.原水中磺胺甲基嘧啶平均濃度最高(231.49 ng·L-1), 磺胺甲唑次之(105.38 ng·L-1). B2處[圖 1(b)]采集的濾前水, 抗生素濃度范圍為395.17~695.18 ng·L-1, 磺胺甲基嘧啶平均濃度最高. B水廠采用整體濾板V型濾池, 經(jīng)過(guò)濾后抗生素濃度范圍為332.30~670.93 ng·L-1, 磺胺類占抗生素總量的45.26%, 仍是濃度最高的抗生素.濾后水經(jīng)紫外和氯消毒后達(dá)到出廠要求, 出水中總抗生素的濃度范圍為199.44~320.10 ng·L-1.四環(huán)素平均濃度最低(10.88 ng·L-1), 而磺胺甲唑的平均濃度(51.72 ng·L-1)遠(yuǎn)低于A水廠出水.

　　A水廠各處理工藝的抗生素去除效率見(jiàn)圖 4(a), 抗生素的總?cè)コ�率�?46.47%~45.10%, 從中可看出對(duì)抗生素類物質(zhì)去除起主要作用的是混凝工藝.在混凝工藝中抗生素的去除效率與絮體特性、抗生素的酸度系數(shù)pKa以及沉積物-水分配系數(shù)pKoc相關(guān), 抗生素pKa越大, 越易被帶正電荷的絮體吸附, 此吸附作用受pKoc影響, 但具體關(guān)系式有待進(jìn)一步研究.過(guò)濾工藝對(duì)抗生素的平均去除率為負(fù)值, 通過(guò)濾池后水體中的抗生素除甲氧芐啶、林可霉素和磺胺甲基嘧啶外其余濃度均有所增高, 推測(cè)濾池中可能存在抗生素的富集殘留現(xiàn)象, 從而導(dǎo)致濾后抗生素濃度升高. 圖 4中氯化消毒工藝中抗生素的去除結(jié)果顯示, 氯化消毒工藝后各抗生素的去除率全部為負(fù)值, 這是因?yàn)樗�中抗生素前體物質(zhì)在氯胺消毒工藝的促進(jìn)作用下會(huì)再次反應(yīng)生成抗生素, 從而使其濃度升高. 圖 4(a)中的誤差線顯示A水廠各處理工藝對(duì)抗生素的去除效率波動(dòng)較大, 造成此現(xiàn)象的原因主要是水廠處理單元運(yùn)行工況的不同和原水中抗生素濃度的變化.因此當(dāng)水源抗生素的污染狀況比較嚴(yán)重時(shí), 水廠僅采用常規(guī)處理工藝不能保障飲用水水質(zhì)安全, 這與此前相關(guān)研究結(jié)果一致.

　　B凈水廠各處理單元對(duì)抗生素的去除效率見(jiàn)圖 4(b).從中可知, 各處理工藝對(duì)抗生素均有一定的去除效果, 單種抗生素的去除效率范圍為0.44%~53.49%, 總?cè)コ�率�?0.25%~70.33%, 其去除效果明顯優(yōu)于A水廠的常規(guī)處理工藝, 抗生素總濃度由進(jìn)廠時(shí)的700.14 ng·L-1下降到出廠時(shí)的275.76 ng·L-1, 說(shuō)明預(yù)臭氧、強(qiáng)化混凝和紫外消毒等深度處理工藝對(duì)水中抗生素的去除更有效.其中預(yù)臭氧+混凝沉淀工藝對(duì)四環(huán)素和強(qiáng)力霉素的去除效率分別為16.29%和15.62%.有研究表明, 臭氧氧化技術(shù)在去除水體中四環(huán)素類抗生素方面具有較大潛力, 但是若接觸時(shí)間大于5 min, 產(chǎn)生的副產(chǎn)物會(huì)具有更強(qiáng)的生物毒性.紫外消毒工藝對(duì)喹諾酮類容易光降解的抗生素有較好的去除效果, 其中氧氟沙星、恩諾沙星和甲氧芐啶的去除率分別為33.28%、46.36%和53.49%.在紫外+氯聯(lián)用消毒階段抗生素的總體去除效果最好, 而過(guò)濾工藝去除效率最低.大量研究表明, 紫外光降解對(duì)抗生素的去除率在催化劑存在條件下可高達(dá)80%~90%.整個(gè)工藝流程對(duì)甲氧芐啶的去除效率最高(70.33%), 磺胺甲基嘧啶次之(64.89%).即使深度處理工藝對(duì)抗生素的去除效率更高, 仍不能完全解決水體中抗生素的污染.

　　2.2 給水管網(wǎng)中抗生素的分布及衰減規(guī)律

　　本研究選取了A水廠出廠的某配水干管, 對(duì)管網(wǎng)中抗生素濃度水平進(jìn)行了研究, 探索給水管網(wǎng)中抗生素的分布情況, 對(duì)保障城市飲用水安全和解析污染物對(duì)人類健康的潛在影響具有重要價(jià)值.

　　2.2.1 給水管網(wǎng)中抗生素濃度水平

　　表 2列出了給水管中目標(biāo)抗生素殘留水平的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù), 分析顯示10種抗生素中除羅紅霉素的檢出率為75.0%外, 其余均為100.0%, 總抗生素濃度范圍為542.35~1 683.17 ng·L-1.其中羅紅霉素濃度最低, 平均濃度僅為4.52 ng·L-1.磺胺類占總抗生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的36.89%, 磺胺甲基嘧啶平均濃度最高, 為234.28 ng·L-1, 高于華東地區(qū)某水源中的磺胺甲基嘧啶濃度.而磺胺甲唑的平均濃度為162.84 ng·L-1, 遠(yuǎn)高于Qiao等于2009~2010年檢測(cè)的中國(guó)南方某管網(wǎng)中磺胺甲唑的濃度(0.14 ng·L-1).

　　　2.2.2 給水管網(wǎng)中抗生素的衰減規(guī)律

　　10種抗生素的衰減系數(shù)K見(jiàn)表 2.由于K值沒(méi)有通過(guò)實(shí)時(shí)分析和追蹤量化, 僅能代表潛在和相對(duì)持久的不同抗生素的整體衰減系數(shù), 而不能作為預(yù)測(cè)特定抗生素遷移轉(zhuǎn)化模型的降解系數(shù).如表 2所示, 抗生素在給水管網(wǎng)中的衰減模式符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型, 顯著性系數(shù)P < 0.05, 相關(guān)系數(shù)R2的范圍為0.824~0.944.抗生素在管網(wǎng)中的衰減趨勢(shì)可描述為指數(shù)曲線, 初始衰減速度快, 當(dāng)抗生素濃度達(dá)到一定水平后, 其衰減速率逐漸平穩(wěn).衰減系數(shù)為林可霉素 < 四環(huán)素類 < 喹諾酮類 < 青霉素 < 磺胺類, 此結(jié)果與國(guó)內(nèi)外對(duì)抗生素在開(kāi)放水體中的相關(guān)研究基本一致, 即降解難度四環(huán)素類 < 喹諾酮類 < 磺胺類.因羅紅霉素的檢出率為75%, 所以無(wú)法評(píng)估其衰減模式.

　　抗生素的化學(xué)穩(wěn)定性和分配系數(shù)等因素決定了其在水體中的穩(wěn)定性.林可霉素在自然條件下光降解和水解降解效率很低, 所以其在管網(wǎng)中的快速衰減主要是由吸附作用引起的, 而主要機(jī)制是陽(yáng)離子交換, 在pH約為7時(shí)吸附速率最快.四環(huán)素類抗生素大部分以陰離子的形式存在, 其與鑄鐵管管壁腐蝕層之間的靜電吸附作用是四環(huán)素類抗生素快速衰減的主因, 此外, 與水中鈣鎂離子等發(fā)生的絡(luò)合反應(yīng)也促進(jìn)了四環(huán)素類抗生素在管網(wǎng)中的消減.喹諾酮類抗生素容易被吸附和光降解, 由于管網(wǎng)為密閉環(huán)境, 可排除喹諾酮類抗生素光降解的可能性, 其在給水管中的衰減主要?dú)w因于吸附機(jī)制.磺胺類抗生素在水中化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)且溶解度高, 其衰減速率低于其它抗生素.

　　2.3 飲用水中抗生素的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

　　有研究證實(shí)菌群失調(diào)與多種癌癥相關(guān), 而反復(fù)使用特定種類抗生素會(huì)導(dǎo)致罹患某些癌癥的風(fēng)險(xiǎn)顯著升高.本研究采用了美國(guó)環(huán)保署推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型, 依據(jù)給水管網(wǎng)中10種抗生素的分布遷移數(shù)據(jù), 采用蒙特卡洛法對(duì)飲用水中的抗生素通過(guò)飲水和皮膚接觸兩種暴露途徑的暴露劑量進(jìn)行了模擬計(jì)算, 并對(duì)其致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估.根據(jù)正態(tài)分布檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表明, 管網(wǎng)中抗生素的濃度服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布. 6類10種抗生素的皮膚滲透系數(shù)、非致癌參考劑量以及人類致癌強(qiáng)度系數(shù)參考表 3.

　　圖 5為通過(guò)飲水途徑暴露引起的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平, 其中四環(huán)素、強(qiáng)力霉素和磺胺甲唑所引起的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平最高, 處于10-7數(shù)量級(jí), 與警戒值(虛橫線)僅相差一個(gè)數(shù)量級(jí), 其余抗生素的致癌風(fēng)險(xiǎn)均處于10-8數(shù)量級(jí).各抗生素通過(guò)皮膚接觸途徑的風(fēng)險(xiǎn)水平見(jiàn)表 4, 其中磺胺甲唑通過(guò)皮膚接觸途徑所引起的風(fēng)險(xiǎn)水平最高.健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 飲用水中多種抗生素引起的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均屬可接受風(fēng)險(xiǎn).飲水途徑所致風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于皮膚接觸, 其中通過(guò)飲水途徑造成的風(fēng)險(xiǎn)為成年男性高于成年女性, 皮膚接觸途徑則呈相反規(guī)律.如表 4所示, 抗生素經(jīng)皮膚接觸導(dǎo)致的非致癌風(fēng)險(xiǎn)從10-12~10-7數(shù)量級(jí)不等, 致癌風(fēng)險(xiǎn)處于10-13~10-10的數(shù)量級(jí), 均低于警戒值, 屬于可接受風(fēng)險(xiǎn).對(duì)飲用水中10種抗生素的總致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算得到不同人群總致癌風(fēng)險(xiǎn)值(男性5.64×10-7, 女性5.45×10-7)和總非致癌風(fēng)險(xiǎn)(男性5.78×10-4, 女性5.59×10-4)都處于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平.

　

　　3 結(jié)論

　　(1) 通過(guò)對(duì)天津市A水廠和B水廠中10種目標(biāo)抗生素的檢測(cè)分析, 兩水廠的抗生素在各處理工藝單元中呈現(xiàn)出了不同的分布特征. A水廠對(duì)抗生素的總?cè)コ�率�?46.47%~45.10%, 其中起主要作用的是混凝工藝. B水廠的總?cè)コ�率�?0.25%~70.33%, 紫外+氯消毒階段對(duì)抗生素的去除效果最好, 預(yù)臭氧+混凝沉淀工藝次之.而過(guò)濾工藝在A、B兩個(gè)水廠中對(duì)抗生素的去除效率最低.結(jié)果表明B水廠的深度水處理工藝對(duì)抗生素類物質(zhì)的處理效果明顯優(yōu)于A水廠的常規(guī)處理工藝, 然而出水中仍有抗生素檢出, 且濃度范圍為4.00~78.31 ng·L-1.

　　(2) 給水管網(wǎng)中抗生素分布的分析結(jié)果表明：除羅紅霉素的檢出率為75.0%外, 其余9種抗生素均為100.0%檢出.單種抗生素濃度范圍為nd~348.99 ng·L-1, 其中磺胺類占抗生素總量的36.89%.給水管中的抗生素濃度隨輸送距離的增長(zhǎng)而逐漸降低.抗生素在管網(wǎng)中衰減系數(shù)為林可霉素 < 四環(huán)素類抗生素 < 喹諾酮類抗生素 < 青霉素 < 磺胺類抗生素.

　　(3) 依據(jù)不確定性分析法對(duì)10種抗生素通過(guò)飲水和皮膚接觸兩種途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià), 飲水途徑中四環(huán)素、強(qiáng)力霉素和磺胺甲唑引起的風(fēng)險(xiǎn)水平明顯高于其它種類抗生素; 而皮膚接觸途徑中磺胺甲唑所引起的風(fēng)險(xiǎn)水平最高.但各類抗生素造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均處于可接受風(fēng)險(xiǎn)的水平, 通過(guò)飲水途徑所致的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于皮膚接觸.不同人群的總致癌風(fēng)險(xiǎn)及總非致癌風(fēng)險(xiǎn)都屬于可接受風(fēng)險(xiǎn).具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　(4) 本研究著眼于供水系統(tǒng)中典型抗生素的濃度水平及其分布規(guī)律, 比較分析了現(xiàn)有水處理工藝單元對(duì)抗生素的去除效率, 對(duì)抗生素可能構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)作出了評(píng)價(jià), 為供水安全保障和供水技術(shù)改進(jìn)給予理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐, 同時(shí)也為其它地區(qū)開(kāi)展類似的研究提供借鑒.