典型精神病药物在污水处理厂的存在与去除

【摘要】：本研究以3类22种典型精神病药物(7种镇静安眠类药物,9种抗精神分裂类药物和6种抗抑郁药物)为研究对象,采用液质联用(HPLC-MS/MS)技术构建了城市污水中痕量精神病药物检测方法,在此基础上调查了北京市普通生活污水和精神病医院生活污水(精神病药物集中排放源)中精神病药物浓度,以及普通城市污水处理厂和精神病医院生活污水处理站中不同处理工艺对精神病药物的去除效率与净化机制,为改进和优化污水处理工艺、制定环境质量标准提供基础数据和科学依据。 依据前期调研结果(文献及北京地区精神病医院中药物使用情况)确定如下常用精神病药物为研究对象：7种镇静安眠类药物(含抗焦虑、抗癫痫药物)、9种抗精神分裂症药物、6种抗抑郁症药物等。本研究中22种药物均具有胺基官能团(仲胺或叔胺),质谱检测时采用ESI+离子化方式,然后针对每种药物采用针泵进样方式优化确定其质谱检测的各项参数,并将质谱与液相色谱联用,优化液相色谱流动相及梯度洗脱条件,最终22种药物在12分钟内被完全分离,且被分析物工作曲线线性范围广(2-3个数量级),相关系数r均大于0.99。 本研究在样品富集过程中采用全自动固相萃取,选择合适的固相萃取填料(HLB Disk)及相应的洗脱溶剂(2%乙酸甲醇溶液),并对萃取过程中HLB萃取盘活化时间、上样溶液pH值、上样流速、萃取盘干燥时间及溶剂洗脱过程的控制等,建立了全自动固相萃取方法,除奥氮平、齐拉西酮、奋乃静、舒必利外,其他18种药物在纯水中加标回收率都在80%以上。实际污水样品成分复杂、基质干扰严重,污水样品的固相萃取溶液经过氨基柱净化后,除奥氮平、舒必利、齐拉西酮在生活污水原水中基质效应在60%以下外,其余19种药物基质效应被控制在60%-111%之间,方法中药物在进水和出水中的定量限为0.1～8ng L-1,并通过在生活污水进水和出水中低、中、高三个浓度的加标回收率进行校正,其方法最终得到确认,完全满足药物检测需要。 本研究针对北京市最大的三个污水处理厂以及北京市南北两个精神病医院中的污水中精神病药物进行调研。除氯硝西泮外,其他21种药物均在污水中被检出：在城市综合污水处理厂中氯氮平、舒必利、卡马西平和喹硫平浓度水平在10-100ng L-1之间,奥沙西泮、氯丙嗪苯海索、利培酮、氯米帕明、西酞普兰、氟西汀、舍曲林的浓度在检测限至10ng L-1之间,阿普唑仑、劳拉西泮、扎来普隆、奥氮平、齐拉西酮、阿立哌唑、奋乃静、帕罗西汀、氟伏沙明均未被检测到；而在精神病医院污水中氯氮平、舒必利和喹硫平浓度水平在2000～10000ng L-1之间,其余药物的浓度水平多数在检测限至500ng L-1之间。由此看出,精神病医院废水中精神病药物的浓度水平明显高于普通污水处理厂污水中药物浓度水平,精神病医院废水是城市污水中精神病药物的主要来源。 调研表明：药物在不同的污水处理厂中的去除情况差别较大。苯海索、奥氮平、氯氮平、利培酮、喹硫平等药物在不同污水处理工艺部分被去除,去除率在30%以上；其余药物在污水处理工艺中去除率很低,甚至去除率呈现负值。污水处理工艺不同工艺段中药物去除率变化可以发现：在一级处理过程中多数药物部分被去除,在二级处理过程中(生物处理),精神病药物的去除情况较好,12种药物的去除率在50%以上,但是经过三级处理(氯化作用),14种药物的去除率呈现负值,说明在生物处理过程中被去除的精神病药物主体结构未被破坏,三级处理后以原药的形式排放进入水环境。 【关键词】：精神病药物 全自动固相萃取 液质联用 污水处理厂 存在 去除
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-31
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 环境PPCPs研究进展10-17
• 1.2.1 PPCPs的环境影响10-11
• 1.2.2 环境中PPCPs的归趋11-13
• 1.2.3 环境中PPCPs的分布13-15
• 1.2.4 WWTP中PPCPs去除15-17
• 1.3 环境中精神病药物研究现状17-31
• 1.3.1 精神病药物的使用17-19
• 1.3.2 精神病药物的环境影响19-23
• 1.3.3 环境中精神病药物的分布23-25
• 1.3.4 环境样品精神病药物分析方法25-31
• 第二章 实验材料与方法31-39
• 2.1 目前研究不足31
• 2.2 研究内容及路线31-33
• 2.3 试剂与溶剂33
• 2.4 实验仪器与材料33-35
• 2.5 样品收集与保存35
• 2.6 固相萃取方法35-36
• 2.7 仪器分析方法36-37
• 2.8 分析方法的确认37-39
• 第三章 污水中精神病药物定量检测39-55
• 3.1 仪器分析方法39-43
• 3.1.1 优化MS/MS分析条件39
• 3.1.2 优化液相色谱分析条件39-41
• 3.1.3 仪器定量分析41-43
• 3.2 样品前处理的优化43-55
• 3.2.1 固相萃取条件的优化45-48
• 3.2.2 实际样品的基质效应48-51
• 3.2.3 方法定量与确认51-55
• 第四章 污水中精神病药物的存在与去除55-65
• 4.1 样品采集与分析55-57
• 4.1.1 典型WWTP处理工艺55-56
• 4.1.2 污水样品采集56
• 4.1.3 污水样品分析56-57
• 4.2 污水中精神病药物浓度57-60
• 4.2.1 抗焦虑-镇静-催眠药物58
• 4.2.2 抗抑郁药物58-60
• 4.4 精神病药物在各工段的去除效率60-65
• 第五章 结论与建议65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 建议与展望66-67
• 参考文献67-73
• 在学期间的研究成果73-74
• 致谢74

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