
- 收藏
- 加入书签
新型水质监测指标在饮用水源地污染预警中的应用探索
摘要:随着工业化和城市化进程的加速,饮用水源地面临着日益复杂的污染威胁。传统水质监测指标已难以全面、及时地反映水源地的污染状况。本研究聚焦于全氟类化合物、磺胺类抗生素、邻苯二甲酸酯类化合物、大环内酯类抗生素、四环素类抗生素、双酚 A 和烷基酚等新型水质监测指标,探讨其在饮用水源地污染预警中的应用潜力。
关键词:新型水质监测指标;饮用水源地;污染预警;新污染物
一、引言
饮用水源地的水质安全直接关系到公众的健康与社会的稳定。近年来,尽管在水质监测与保护方面取得了一定进展,但仍面临着诸多挑战。一些新型污染物,如持久性有机污染物、抗生素和内分泌干扰物等,逐渐进入环境并可能对饮用水源地造成污染。这些新型污染物在环境中具有低浓度、长期存在、生物累积性和潜在毒性等特点,传统水质监测指标往往无法有效检测和评估其危害。因此,探索新型水质监测指标在饮用水源地污染预警中的应用具有重要意义。
二、新型水质监测指标概述
(一)全氟类化合物
全氟类化合物具有高度的化学稳定性和表面活性,被广泛应用于纺织、消防、电子等行业。其在环境中难以降解,可通过大气、水体等途径迁移扩散,最终进入饮用水源地。研究表明,全氟类化合物可能对人体的肝脏、免疫系统和生殖系统等产生不良影响。例如,全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等已被证实具有内分泌干扰作用。
(二)磺胺类抗生素
磺胺类抗生素是一类广泛使用的抗菌药物,在畜禽养殖和医疗领域大量应用。其在动物体内不能完全吸收,大部分以原形或代谢物的形式通过粪便和尿液排出,进入土壤和水体。磺胺类抗生素在水源地中的残留可能导致耐药菌的产生和传播,同时也可能对水生生物和人体健康造成危害,如影响人体的肾脏功能和内分泌系统。
(三)邻苯二甲酸酯类化合物
邻苯二甲酸酯类化合物常用作塑料增塑剂,随着塑料制品的广泛使用,它们容易从塑料中释放出来进入环境。在饮用水源地中,邻苯二甲酸酯类化合物可通过地表径流、大气沉降等方式进入水体。这类化合物具有内分泌干扰作用,可能影响人体的生殖发育和神经系统功能,尤其是对儿童的健康危害较大。
(四)大环内酯类抗生素
大环内酯类抗生素在医疗和兽医临床上应用广泛,其在环境中的残留会对水生生态系统产生影响。例如,红霉素等大环内酯类抗生素可能抑制水体中微生物的活性,破坏水生生态平衡,并且长期暴露可能对人体的肝脏和听觉系统产生不良影响。
(五)四环素类抗生素
四环素类抗生素是常用的抗生素之一,在畜禽养殖和医疗中使用量较大。它们在环境中的存在形式较为复杂,可与土壤和水体中的金属离子结合,形成稳定的络合物。四环素类抗生素在饮用水源地的污染可能导致水体中微生物群落结构的改变,同时也可能对人体的牙齿和骨骼发育产生不良影响,如引起牙齿变色和骨骼生长抑制。
(六)双酚 A 和烷基酚
双酚 A 主要用于生产聚碳酸酯塑料和环氧树脂等,烷基酚则常用于表面活性剂、抗氧化剂等的生产。这些化合物在环境中具有内分泌干扰活性,可通过各种途径进入饮用水源地。双酚 A 可能影响人体的生殖系统、免疫系统和神经系统,例如,可能导致男性精子数量减少和女性生殖激素水平异常。
三、新型水质监测指标在污染预警中的作用
(一)早期污染识别
传统水质监测指标如化学需氧量(COD)、氨氮等主要反映水体的常规污染状况,对于新型污染物的检测存在局限性。而新型水质监测指标能够在新型污染物进入饮用水源地的早期阶段进行识别。例如,通过对水源地水体中微量的磺胺类抗生素或全氟类化合物的检测,可以及时发现潜在的污染来源,如周边养殖场或工业排放,从而提前采取措施防止污染扩散。
(二)污染程度评估
这些新型指标可以更精准地评估饮用水源地的污染程度。由于它们能够反映特定新型污染物的浓度水平,结合相关的环境质量标准或毒理学研究数据,可以确定水源地受污染的程度是否对人体健康或水生生态系统构成威胁。例如,根据大环内酯类抗生素在水源地中的浓度以及其对水生生物的半数抑制浓度(IC50),可以评估其对水生生态的潜在危害程度。
(三)潜在风险预警
新型水质监测指标的监测结果有助于对饮用水源地的潜在风险进行预警。考虑到这些新型污染物的毒性效应,如内分泌干扰作用和生物累积性,即使在低浓度下长期暴露也可能对人体和生态系统产生慢性危害。通过持续监测新型指标,当浓度超过一定阈值时,可以及时发出预警信号,促使相关部门采取应急处理措施,如调整水源地取水口位置、启动深度处理工艺或限制污染排放源等,以保障饮用水安全。
四、新型水质监测指标的监测方法
(一)色谱分析法
色谱分析法是检测新型水质监测指标的常用方法之一,包括气相色谱(GC)、液相色谱(LC)及其联用技术,如气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)和液相色谱 - 质谱联用(LC - MS)。例如,对于邻苯二甲酸酯类化合物和多环芳烃等有机污染物,GC - MS 能够实现高灵敏度和高选择性的检测,可以准确测定其在饮用水源地水体中的浓度。对于一些极性较强、热稳定性较差的新型污染物,如抗生素类化合物,LC - MS 则更为适用,它可以有效地分离和检测这些化合物及其代谢产物。
(二)免疫分析法
免疫分析法基于抗原 - 抗体特异性反应原理,具有快速、简便、成本低等优点,适用于现场快速筛查。例如,针对双酚 A 和某些抗生素,可以开发相应的免疫检测试剂盒,通过检测水体中目标污染物与特异性抗体的结合反应,快速判断其是否存在以及大致的浓度范围。免疫分析法虽然在准确性上可能略逊于色谱分析法,但在大规模样品的初步筛查和现场监测方面具有重要应用价值。
五、应用案例分析
以某城市饮用水源地为例,该地区近年来周边工业发展迅速,同时存在一定规模的畜禽养殖场。通过对水源地水体进行定期监测,除了常规水质指标外,还增加了对磺胺类抗生素、邻苯二甲酸酯类化合物和全氟类化合物等新型指标的监测。在监测过程中,发现某时段磺胺类抗生素浓度略有升高,经进一步调查发现,是由于上游一家养殖场的污水排放处理不当所致。由于及时发现了这一情况,相关部门迅速责令养殖场整改其污水处理设施,并加强对水源地的水质监测频率。通过这一案例可以看出,新型水质监测指标在早期发现污染源、及时采取应对措施以及保障饮用水源地水质安全方面发挥了重要作用。
六、结论
新型水质监测指标如全氟类化合物、磺胺类抗生素、邻苯二甲酸酯类化合物、大环内酯类抗生素、四环素类抗生素、双酚 A 和烷基酚等在饮用水源地污染预警中具有不可替代的作用。它们能够弥补传统水质监测指标的不足,实现早期污染识别、污染程度评估和潜在风险预警,为保护饮用水源地水质安全提供了更全面、更精准的技术支持。同时,色谱分析法和免疫分析法等监测方法的发展也为新型指标的检测提供了可靠手段。
参考文献:
[1] 王斌。全氟化合物在水环境中的污染现状及迁移转化研究 [J]. 环境科学与技术,2018, 41 (5): 65 - 70.
[2] 张慧敏。磺胺类抗生素在环境中的残留与生态风险 [J]. 农业环境科学学报,2019, 38 (3): 456 - 462.
[3] 李丽。邻苯二甲酸酯类化合物对人体健康的危害及检测技术 [J]. 中国卫生检验杂志,2017, 27 (21): 3197 - 3200.