Impact of in-sewer transformation on 43 pharmaceuticals in a pressurized sewer under anaerobic conditions

厭氧條件下加壓下水道中43種藥品的下水道內轉化影響

來源：WATER RESEARCH, Volume 68, 2015, Pages 98-108

《水研究》，第68卷，2015年，98-108頁

 

摘要

摘要闡述了研究評估了43種藥品和2種布洛芬代謝物在加壓下水道管道入口和出口的濃度，以評估下水道過程是否影響藥品濃度。目標化合物濃度范圍從低ng/L到幾μg/L，與當地市政廢水常見范圍一致。大多數化合物在兩個采樣點間的濃度變化可忽略（-10%到10%）。地爾硫卓、西酞普蘭、克拉霉素、苯扎貝特和氨氯地平在管道通過期間濃度減少25-60%?；前芳讗哼颍?66±15%）和厄貝沙坦（-58±25%）計算出負去除，可能由于結合物轉化回母體化合物。結果表明藥品的微生物轉化在下水道中開始，但程度因化合物而異。因此，在污水流行病學中，當使用藥品濃度估計人均消費時，應評估下水道內轉化。

 

研究目的

研究目的是評估加壓下水道管道中藥品的發生和生物轉化程度，特別是在厭氧條件下，以確定下水道過程是否顯著影響藥品濃度，從而完善污水流行病學中對藥品消費的估計，并理解下水道作為生物反應器的作用。

 

研究思路

研究思路包括選擇西班牙圣佩雷佩斯卡多爾的一個長7620米、內徑500毫米的加壓下水道管道，在入口（泵站）和出口（污水處理廠入口）連續5天采集24小時復合水樣。采樣考慮水力停留時間（HRT約21小時），延遲出口采樣以匹配入口水流。使用固相萃取和液相色譜-質譜聯用分析43種藥品和2種代謝物濃度，同時測量環境參數如硫化物、化學需氧量、懸浮固體等。通過比較入口和出口濃度變化計算去除率，并評估不確定性和微生物活動指標。

 

測量的數據及研究意義

1 藥品濃度數據，包括43種藥品和2種布洛芬代謝物在入口和出口的每日平均濃度，來自圖2。研究意義是直接量化藥品在下水道中的存在和變化，顯示大多數化合物濃度穩定，為污水流行病學提供基線數據，并揭示個別化合物如磺胺甲惡唑的負去除可能指示結合物轉化。

 

2 硫化物濃度數據，顯示入口和出口的H2S濃度變化，來自圖3。研究意義是驗證下水道厭氧微生物活動，硫化物增加表明生物膜活性，支持藥品轉化可能由微生物過程驅動。

 

3 藥品去除率數據，計算為入口到出口的濃度變化百分比，包括平均、最小和最大值，來自圖4。研究意義是識別易轉化或穩定的藥品，如地爾硫卓等顯示高去除，而磺胺甲惡唑顯示負去除，有助于選擇污水流行病學中的穩定標記物。

 

4 方法性能數據，如方法定量限、基質效應、回收率等，來自表1。研究意義是確保分析可靠性，支持濃度數據的準確性，減少測量不確定性對結論的影響。

 

5 環境參數數據，如pH、溫度、溶解氧、化學需氧量等，使用便攜式探頭包括Unisense電極測量。研究意義是表征下水道條件，確認厭氧環境，為生物轉化提供上下文。

 

結論

1 大多數藥品在加壓下水道中的濃度變化可忽略（-10%到10%），表明下水道過程對它們影響小，可用于污水流行病學作為穩定標記。

2 部分藥品如地爾硫卓、西酞普蘭等顯示顯著去除（25-60%），而磺胺甲惡唑和厄貝沙坦顯示負去除（濃度增加），可能由于結合物轉化回母體化合物。

3 下水道作為生物反應器，其厭氧條件促進某些藥品轉化，但轉化程度因化合物而異，需在估計藥品消費時考慮下水道轉化。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極測量環境參數數據的研究意義在于，它提供了高精度的原位監測能力，能夠實時量化下水道中的關鍵物理化學條件，如溶解氧（DO）、溫度、pH和電導率。在本文中，Unisense電極（型號YSI Digital Pro）用于測量這些參數（如文檔2.3節所述），這些數據雖未直接用于藥品分析，但至關重要地驗證了下水道的厭氧環境（DO低），支持了微生物轉化活動的存在。例如，低DO濃度確認了厭氧條件，這與硫化物增加（圖3）和藥品轉化數據一致，增強了生物過程驅動的結論可靠性。此外，溫度和pH數據有助于控制變量，確保轉化結果不受環境波動混淆。這種測量提升了整體數據質量，為下水道作為生物反應器的角色提供了實證基礎，并支持污水流行病學中環境因素的控制。