饮用水水库流域中药物和个人护理品(PPCPs)的污染源解析与水质变化监测研究

本研究针对波兰Koz?owa Góra水库流域开展为期两年的药物和个人护理品(PPCPs)多点位监测，通过LC-MS/MS技术分析109种化合物，首次揭示该区域地表水存在DEET、苯并三唑类等持久性污染物，确认污水处理厂(WWTP)为主要污染源（最高浓度达148265 ng/L），并发现机场、森林活动等次生污染源。研究成果为饮用水源保护提供关键数据支撑，对完善欧盟新兴污染物监管政策具有示范意义。

　　

在人类活动日益频繁的今天，药物和个人护理品（Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs）作为新兴污染物正持续进入水环境。这类物质虽浓度较低（通常为ng/L~μg/L级），但具有生物活性、持久性和累积性，可能通过饮用水威胁生态系统和人类健康。波兰作为全球PPCPs污水浓度最高的国家之一，其地表水污染状况尤为值得关注。然而，现有研究多集中于大型河流如维斯瓦河，对作为重要饮用水源的中小型水库流域缺乏系统监测。更关键的是，常规污水处理工艺难以有效去除PPCPs，而森林、农业区等"非传统"污染源的贡献长期被低估。

针对这一科学问题，西里西亚大学的研究团队在波兰南部Koz?owa Góra水库流域（面积194 km²
）展开创新性研究。通过2020-2022年季度性采样，结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，系统分析了地表水、地下水和污水处理厂出水中的109种PPCPs。相关成果发表在《Water Resources and Industry》期刊，首次揭示了该饮用水源地的复合污染特征。

研究采用多技术联合作战：1）设置8个地表水监测点（含Brynica河5个断面）、2口地下水井和1个污水处理厂出水点，进行7次季节性采样；2）使用LC-MS/MS检测109种PPCPs，定量限低至5 ng/L（如PFOS）；3）结合水文数据（流量0.12-1.16 m³
/s）和土地利用类型（森林47.5%，农业27.1%）进行污染源解析。

PPCP在上游的意外存在
尽管Brynica河上游（R1、R2点）流经森林和农田，仍检出16种PPCPs，包括驱蚊剂DEET（最高1210 ng/L）和防腐剂PFOS。机场排水沟（R7点）样品中苯并三唑类化合物（最高305 ng/L）的检出，证实航空活动是重要污染源。这些发现打破了"非城市区域污染轻微"的认知。

污水处理厂的主导作用
O?arowice污水处理厂出水检出72种PPCPs（65种持续存在），总浓度高达148265 ng/L。降压药代谢产物缬沙坦酸（13700 ng/L）和人工甜味剂三氯蔗糖（36900 ng/L）成为标志性污染物。下游河段（R3点）PPCPs数量激增至53种，证实WWTP是流域核心污染源。

地下水迁移的有限影响
尽管浅层含水层向河流补给，仅DEET在井水中稳定检出（31-16500 ng/L），说明地下水对地表水PPCPs负荷贡献微弱。这一发现为评估含水层污染风险提供了重要边界条件。

季节性波动与流量关系
冬季低温和减少的生物降解导致PPCPs浓度升高，如R2点在1.16 m³
/s高流量下仍检出11种化合物。而夏季DEET浓度峰值与驱蚊剂使用旺季吻合，反映人类活动对污染特征的直接调控。

关键污染物的指纹图谱
六种高频检出物质构成区域污染标志：DEET（100%检出率）、糖尿病药二甲双胍（metformin）、抗癫痫药卡马西平（carbamazepine）、PFOS及两种苯并三唑类防腐剂。这些物质分别对应生活污水、医疗排放和工业活动三大来源。

这项研究首次绘制了波兰饮用水水库流域的PPCPs污染全景图。其核心价值在于：1）证实污水处理厂改造是改善水质的关键，需开发针对性的深度处理技术；2）揭示非点源污染（如机场、森林休闲活动）的不可忽视性，要求扩展环境监管范围；3）建立DEET、苯并三唑类等特征污染物的溯源方法，为欧盟水框架指令（Directive 2000/60/EC）的修订提供案例支撑。特别值得注意的是，研究在COVID-19疫情期间完成，但未发现抗疫药物显著累积，这一"阴性结果"为评估突发公共卫生事件的环境影响提供了重要基线数据。

随着欧盟将PFOS等物质列入重点监测清单（Commission Implementing Decision EU 2022/1307），本研究建立的多物质协同监测框架，可为其他中等城市化流域提供技术范本。未来需结合生态风险评估，进一步探究这些"隐形"污染物对饮用水安全的长期效应。