基于手性对映体指纹谱和CMB的PPCPs污染源解析

The pollution sources of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in the environment are complex, but till now, there is a lack of quantitative analysis of the various sources contributing to the PPCP pollution. For this reason, their pollution source study should be conducted. The development of quantitative source apportionment method is the urgent issue. To find suitable tracers is the key solution. A lot of PPCPs are chiral, which suggests the enantiomers are available for tracing PPCP pollution source. The aim of the study is to establish an enantiomeric analysis method for chiral PPCPs in complex environment matrix, then select suitable tracers based on laboratory simulation and field sampling. The occurrence characteristics of PPCPs will be obtained by sampling at the Wenyu-Beiyun basin, revealing the distribution, fate and the enantioselective environmental behaviors in various sources and surface water. Based on this, the enantiomer fingerprinting of chiral PPCPs in different wastewater sources and receiving waters will be built. Combined with the Chemical Mass Balance（CMB）model, a new method for PPCP source apportionment will be established. Accordingly, the PPCPs pollution sources can be analyzed, and the pollution contribution from different sources can be calculated. Our research will broaden the horizon on PPCPs regional environmental behavior and extend the source apportionment technique, and thus provide scientific basis for regional risk assessment and control of PPCPs, thereby help to promote water environment safety management.

环境中药物和个人护理品（PPCPs）来源复杂，但对其污染源贡献的研究不足。加强PPCPs污染源解析研究，发展源解析定量方法是当前面临的新课题，而合适的示踪物质是源解析的关键。大多数PPCPs是手性异构体，手性特性表明它们适用于污染源示踪。研究拟建立复杂环境样品的手性PPCPs对映体分析方法，通过实验室模拟和采样分析筛选合适的手性PPCPs示踪物。通过对北京温榆河-北运河流域的采样分析，揭示其在各种污染源和地表水中的存在特征和归趋、以及手性环境行为，建立不同来源污水和受纳水体中手性PPCPs的对映体指纹谱，结合对映体指纹谱和化学质量平衡模型（CMB），建立新的源解析方法，进行PPCPs污染源解析，探讨不同排放源对水环境中PPCPs污染的贡献。本研究将扩展PPCPs区域环境行为研究及源解析方法，为PPCPs区域风险评价和控制提供科学依据，促进流域水环境安全管理。

环境中药物和个人护理品（PPCPs）来源复杂，但对其污染源贡献的研究不足。加强PPCPs污染源解析研究，发展源解析定量方法是当前面临的新课题，而合适的示踪物质是源解析的关键。大多数PPCPs是手性异构体，手性特性表明它们适用于污染源示踪。研究建立了环境样品中布洛芬、萘普生、氟比洛芬、美托洛尔、普萘洛尔、阿替洛尔、氟西汀和文拉法辛及其典型代谢产物（美托洛尔酸（MTPA）、α-羟基美托洛尔（α-OH MTP）、去甲基文拉法辛（O-DMV）和氮氧-二去甲基文拉法辛（N,O-DDVFX））等多种手性PPCPs对映体分离分析科学方法，通过多区域采样分析和实验室降解模拟研究手性PPCPs的对映体变化规律。项目对北京温榆河-北运河流域、洞庭湖流域和太湖流域西北部区等典型区域进行采样分析，研究了PPCPs在典型污染源和地表水中的存在特征和归趋、以及手性对映体环境行为，揭示了手性药物对映体生物降解差异和相互转化规律。建立污染源和受纳水体中手性PPCPs的对映体指纹谱，结合对映体指纹谱和化学质量平衡模型（CMB），建立新的源解析方法，进行PPCPs污染源解析，探讨不同排放源对水环境中PPCPs污染的贡献，计算结果与实测值吻合度好。结果表明研究的两个目标区域的未处理废水对PPCPs污染的显著贡献，应该加大管网收集和污水处理率，并开发深度处理工艺，以提高污水中PPCPs的处理效率。本研究扩展了PPCPs区域环境行为研究及源解析方法，为PPCPs区域风险评估和控制提供科学依据，促进流域水环境安全管理。