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采样也要绿色:被动采样技术可用于野外水体中内分泌干扰物的长期监测

2020-07-22 22:11:10 来源:金沙官网环境研究院 点击:

      内分泌干扰物(EDCs)是一类外源性干扰内分泌系统的化学物质。由于其潜在的健康/生态风险和环境中广泛的分布,EDCs受到全球关注。其中,雌激素酮 (E1),17β-雌二醇(E2)和17α-乙炔雌二醇(EE2)等典型EDCs已经被欧盟水框架指令(EU WFD)纳入欧盟水环境监测项目。因此,有效地监测水环境中EDCs的浓度水平是保护水生态系统和人类的第一步。传统的抓取采样方法随机性较大,无法反映某段时间内的浓度变化。被动采样技术不仅可以原位测量污染物的时间加权平均浓度,还可以起到预富集的作用、极大减少人力和物力成本,是一种十分有潜力的‘绿色’环境监测工具。


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图1. 被动采样部署示意图


       在此背景下,我院陈长二教授等人选取广东东江干流和石马河上游作为研究区域,进行了长达一年的传统主动采样(抓取)同时利用两种被动采样装置-扩散梯度薄膜技术(DGT)和化学捕集器(Chemcatcher)进行对照采样。主动采样结果表明,6种EDCs (4tOP, 4NP, BPA, E1, EE2 and DES)均被频繁检出。其中,4tOP, 4NP, BPA在所有水样中均被检出,最高检出浓度可达1040 - 123300 ng/L,且远高于其预测无效应浓度(PNEC),这暗示该水域当时可能存在未经处理的污水直排或者污水处理对这些内分泌干扰物去除效率低下。

    相比主动采样,DGT和Chemcatcher仅检出5种EDCs,这是因为他们的有效采样体积更小(只有7天连续采样),未来研究可以增加采样面积、将多个采样器混合分析或者适当延长采样时间。DGT检测到更少的化合物,主要是由于DGT采样面积(3.14 cm2)比Chemcatcher (15.9 cm2)小。但是对应检测到的化合物,DGT结果比Chemcatcher高2-3倍,这是由于Chemcatcher未考虑了扩散边界层的影响以及其PES膜可能吸附目标物,而DGT的特有的扩散层可以有效控制其扩散边界层的厚度,因此,DGT比Chemcatcher在定量方面更具优势。


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图2. 被动采样(DGT和Chemcatcher)和主动采样分析高频检出化合物(4tOP, 4NP 和BPA)的结果比较。


     此外,值得注意的是虽然所关注的雌激素检出频率较低,但是其检出浓度相对于其PNEC仍然非常高。例如东江EE2最高150 ng/L, 石马河高达610 ng/L,DES在东江未检出,但是石马河最高有472 ng/L。因此,这些雌激素有可能仍然在该地区使用,有必要进一步对其进行溯源。


     此项研究受到国家自然科学基金委和广州市科技项目等的支持,已于近期发表于环境与生态领域国际顶级期刊《Environmental International》,金沙官网应光国教授和英国兰卡斯特大学Andy Sweetman副教授为本文共同通讯作者。

(全文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412020318912?via%3Dihub)。