導(dǎo)讀:：采用高效色譜-串聯(lián)質(zhì)譜定量分析了嘉陵江磁器口江段4個(gè)斷面10個(gè)特征取樣點(diǎn)在枯水、平水和豐水三個(gè)水期的水樣。雌酮、雌二醇和炔雌醇檢出的最高濃度分別為32.3 ng/L、2.6 ng/L和1.4 ng/L，最低濃度均為低于檢測(cè)限。枯水期雌激素濃度最高，而豐水期均未檢出。于磁器口匯入嘉陵江的次級(jí)河流在枯水和平水期雌激素均濃度高于嘉陵江。流動(dòng)人口較多的嘉陵江右岸檢測(cè)出的雌激素濃度高于左岸，且均高于中泓線(xiàn)。結(jié)果表明人類(lèi)活動(dòng)影響較大的近岸水體和城市次級(jí)河流在枯水和平水期存在雌激素污染風(fēng)險(xiǎn)，但河流的稀釋作用可以緩解風(fēng)險(xiǎn)。首次系統(tǒng)地研究了類(lèi)固醇雌激素在我國(guó)城市特征江段的時(shí)空分布特性。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)分析，地表水，類(lèi)固醇雌激素，嘉陵江，高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜

人體分泌物中含類(lèi)固醇雌激素，這類(lèi)物質(zhì)經(jīng)下水道和污水處理廠(chǎng)排入受納水體后以ng/L的痕量濃度存在，但依然會(huì)造成水生生物的雌情化，并通過(guò)破壞其性別比例對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。人類(lèi)的諸多生殖系統(tǒng)疾病也被認(rèn)為與此類(lèi)物質(zhì)有關(guān)[1-2]。雌酮(E1)、雌二醇(E2)和炔雌醇(EE2)是雌情活力最強(qiáng)的雌激素，其中EE2和E1被認(rèn)為應(yīng)當(dāng)是最優(yōu)先控制的兩種內(nèi)分泌干擾物[2-3]。這三種雌激素被歐盟列為優(yōu)先研究的內(nèi)分泌干擾物，亦即將被英國(guó)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以1.0 ng/L(E2當(dāng)量)的年均總雌激素濃度標(biāo)準(zhǔn)值限制排放[4-5]。有研究報(bào)道了諸多國(guó)外水體中雌激素的污染情況[6-12]，我國(guó)的珠江和松花江等河流也有水體雌情活力的報(bào)道[13-18]，這表明雌激素普遍存在于城市水體中且濃度多高于干擾閾值地表水，存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

嘉陵江是長(zhǎng)江的重要支流，其重慶主城江段亦屬三峽水庫(kù)影響區(qū);它既是重慶主城的主要飲用水源，也是污染物排放的受納水體。磁器口流動(dòng)人口較多，位于嘉陵江右岸污水截流干管的末端，城市河流清水溪在此匯入，且下游有給水廠(chǎng)取水口，是一個(gè)較為典型的城市江段。本研究選擇了磁器口上游300m斷面至下游1000m沙坪壩水廠(chǎng)取水口的高家花園斷面的江段，采用高效液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS/MS)的內(nèi)標(biāo)檢測(cè)法，首次分析了該江段E1、E2和EE2沿河流縱斷面和橫斷面的污染分布特性，以及人類(lèi)活動(dòng)區(qū)域、城市河流匯入和河流水期對(duì)該分布的影響。本研究對(duì)了解城市水體雌激素內(nèi)分泌干擾物污染狀況具有重要意義，并可為污染控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1主要試劑

AlltechsupercleanTM C18 (200mg/4mL, 50kp)和氨丙基(NH2)(200mg/4mL,50kp)固相萃取小柱，Sigma公司的E1、E2、EE2，甲醇、正己烷、二氯甲烷和內(nèi)標(biāo)物氘代雌酮(E1-d4)，電阻率18.2 MΩ·cm的Milli-Q超純水。

1.2水樣的采集與處理

于平水期(2009年9月和10月)、枯水期(2009年12月和2010年1月)和豐水期(2010年6月和7月)三個(gè)水期采集了重慶主城區(qū)嘉陵江磁器口上游100m至下游1000 m沙坪壩水廠(chǎng)取水口3個(gè)斷面(A、B和C)和清水溪1個(gè)斷面(D)的水樣(圖1)。據(jù)長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局和重慶市水利局提供的水文資料，采樣時(shí)嘉陵江三個(gè)水期兩次采樣的平均流量為1990 m3/s，440 m3/s和7903m3/s;而清水溪平水和枯水期流量約為25 m3/s和5 m3/s，二十年一遇洪水流量約為155 m3/s。

嘉陵江水面較寬地表水，A、B和C斷面均采集左岸(l)、中泓線(xiàn)(m)和右岸(r)表層水樣分別進(jìn)行分析，以獲取該江段雌激素沿河流縱斷面和橫斷面的雌激素分布規(guī)律。清水溪水面狹窄，于D斷面采集的河岸和河心水樣做混合樣分析，以研究次級(jí)河流對(duì)該江段雌激素分布的影響規(guī)律。斷面位置、特征和采樣點(diǎn)的分布詳見(jiàn)圖1和表1。

為保證雌激素在取樣和樣品運(yùn)送過(guò)程中無(wú)降解損耗，水樣用預(yù)先加入一定量的鹽酸和硝酸銅保存劑的棕色玻璃帶蓋取樣瓶采集，待水樣裝入后水樣pH值為3.0，硝酸銅濃度為250.0mg/L，并于低溫(<4 ℃)避光保存[4-5,18-19]。每個(gè)水樣容積為1.0 L，采用重復(fù)雙樣。水樣首先采用0.45μm的玻璃纖維濾膜(Whatman)過(guò)濾以避免堵塞固相萃取小柱，濾出液用C18固相萃取小柱進(jìn)行富集和NH2(氨基)固相萃取小柱進(jìn)行純化，輕柔氮?dú)獯蹈珊螅眉状级ㄈ葜?.0 mL以備HPLC-MS/MS檢測(cè)[4,18]。

圖1采樣斷面和采樣點(diǎn)分布示意圖

Fig. 1 Sampling section and sites

表1采樣點(diǎn)位置參數(shù)和斷面特征

Tab. 1 Position and section characteristics ofsampling sites

1.3儀器分析

采用Agilent 1100高效液相色譜儀和API5000三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)行定量分析[19]。色譜檢測(cè)條件：PhenomenexLUNA C18(2) 色譜柱(150.0 mm×4.6 mm, 5 μm);電噴霧離子源(陰離子模式);進(jìn)樣體積20.0 μl;載氣溫度300 ℃;載氣流速11.0 L/min;霧化氣壓55.0 psi;毛細(xì)管電壓4000 V;流動(dòng)相A為0.1%(V/V)的氨水溶液地表水，B為乙腈;采用梯度洗脫：10% B(10.0 min)→ 50%B(18.0 min)→ 90%(24.0min)→ 10%B(28.0 min);柱平衡時(shí)間8.0 min。三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜采用多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)(MRM)模式，檢測(cè)離子參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2MRM模式中雌激素檢測(cè)離子參數(shù)

Tab. 2 Ion detecting parameters of estrogens in MRM modes

注：*用于定量;**用于定性

水樣富集濃縮倍數(shù)為1000。分析方法加標(biāo)回收率為89.5%-106.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%-9.2%。E1、E2和EE2分別在0.12-100.16 ng/mL，0.11-98.32 ng/mL和0.10-99.37 ng/mL 范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好。

2 結(jié)果與討論

在豐水期所有4個(gè)斷面采集水樣的雌激素濃度均低于檢測(cè)限，且3個(gè)水期嘉陵江河道中泓線(xiàn)所采集的各水樣中雌激素濃度也低于檢測(cè)限�？菟推剿诟魅狱c(diǎn)三種雌激素的檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。表中還根據(jù)英國(guó)內(nèi)分泌干擾物國(guó)家示范項(xiàng)目建議的總雌激素濃度計(jì)算公式折算出了各個(gè)取樣點(diǎn)各個(gè)水期的總雌激素濃度∑SE (E2當(dāng)量)[2,4-5]。

表3枯水和平水期嘉陵江磁器口江段4個(gè)斷面的雌激素濃度值

Tab. 3 Estrogen concentrations of 4 sections at Ciqikou ofJialing River during low- and mean water level priods

注：1. 表中數(shù)據(jù)為重復(fù)分析結(jié)果的均值;2. 總雌激素濃度∑SE=E1/3+E2+10×EE2;2.下標(biāo)l和r分別表示左岸和右岸;3. ND表示低于檢測(cè)限

E1濃度最高(ND-32.3ng/L)，E2其次(ND-9.5 ng/L)，EE2最低(ND-2.8 ng/L)小。合成雌激素EE2的濃度與口服避孕藥和更年期激素藥物的使用量密切相關(guān);天然雌激素中E2最易生物降解，且E1為其中間產(chǎn)物，再加上共軛雌激素在污水收集和處理過(guò)程中的緩慢釋放，因此在污水廠(chǎng)尾水和受納水體中E1的濃度通常要高于E2[20]。該江段的檢測(cè)結(jié)果與雌激素的基本性質(zhì)是相吻合的。

與國(guó)內(nèi)外其它城市水體報(bào)道的檢測(cè)數(shù)據(jù)相比，該河段水樣中雌激素的濃度低于松花江哈爾濱段(E1：28.0-65.0 ng/L、E2：15.0-29.0 ng/L和EE2：9.0-11.0 ng/L)[15]，但高于珠江廣州河段的E1濃度(2.5-8.2 ng/L)[16]，也高于英國(guó)Severn Trent河(E1：未檢出-7.1ng/L、E2：未檢出-2.5 ng/L和EE2未檢出)[12]和意大利Tiber河(E1：1.5 ng/L、E2：0.22 ng/L、EE2：0.11ng/L)報(bào)道的雌激素濃度[6]。

該江段同一采樣點(diǎn)不同水期的雌激素濃度數(shù)據(jù)差異均顯示出枯水期濃度最高，平水期次之，豐水期濃度均低于檢測(cè)值這一共同規(guī)律。這三種物質(zhì)在各個(gè)水期的可能輸入量與季節(jié)相關(guān)性不大[1]，從枯水期到豐水期因流量增加而加強(qiáng)的江水稀釋作用應(yīng)該是出現(xiàn)這一規(guī)律的主要原因，顯示出該江段水中的雌激素濃度與流量成負(fù)相關(guān)關(guān)系。在朱毅等[17]針對(duì)重慶嘉陵江水源水的分析研究中采用體外MCF-7細(xì)胞增殖試驗(yàn)檢測(cè)了江水的總雌激素活性地表水，但結(jié)果顯示豐水期高于枯水期，但與本研究結(jié)果正好相反。造成這一結(jié)果差異的原因可能在于本研究?jī)H采用液質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)了E1、E2和EE2三種主要來(lái)自生活污水的雌激素，而體外MCF-7細(xì)胞增殖試驗(yàn)則會(huì)對(duì)所有產(chǎn)生雌情活力的物質(zhì)產(chǎn)生陽(yáng)性反應(yīng)。由于豐水期，大量雨水經(jīng)地表流徑匯入水體的過(guò)程中，地表土壤、動(dòng)植物殘?bào)w、化肥、農(nóng)藥等進(jìn)入江水，以及上游垃圾的沖刷造成取樣點(diǎn)附近有機(jī)污染物濃度升高。這些污染物中具有雌情活力的物質(zhì)會(huì)一起刺激MCF-7細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致水樣中的總類(lèi)雌激素活性提高。這一結(jié)論的獲得與采樣點(diǎn)和采樣時(shí)間的選擇也密切相關(guān)。此外，類(lèi)固醇雌激素具有疏水性，在進(jìn)入水環(huán)境后易通過(guò)吸附在顆粒上并部分分配到河底沉積物中。若要探究洪水初期，雨水對(duì)河底底泥的沖刷是否會(huì)導(dǎo)致河底沉積物中的雌激素釋放從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的上升，尚需對(duì)初期洪水和底泥進(jìn)行深入系統(tǒng)調(diào)查研究后方能確定。

位于清水溪的D斷面雌激素檢測(cè)濃度在枯水和平水期均分別高于同期的A、B、C斷面的最高值。枯水和平水期的總雌激素濃度分別為48.3和17.5 ng/L，約為嘉陵江中檢測(cè)到的最高濃度的3倍。由于清水溪穿越了人口密度較大的城市區(qū)域，雖然經(jīng)過(guò)多年的整治，沿岸的大量散排污水均已收納進(jìn)入污水處理廠(chǎng)，但是城市化的快速發(fā)展使得這一流域仍有一部分未經(jīng)處理的生活污水進(jìn)入。加之清水溪流量較小，在枯水和平水期水流緩慢，水體自?xún)裟芰Φ偷乇硭�，受人�?lèi)活動(dòng)影響較大，因此該次級(jí)河流檢測(cè)出了較嘉陵江更高的雌激素濃度。

由于清水溪向嘉陵江輸入了雌激素，加上磁器口古鎮(zhèn)這一旅游景點(diǎn)大量流動(dòng)人口的影響，使得嘉陵江右岸水體中雌激素的濃度在經(jīng)過(guò)了磁器口和清水溪入口之后有了較為明顯的提高。以枯水期為例，Br取樣點(diǎn)相對(duì)于Ar取樣點(diǎn)各雌激素的濃度均有數(shù)倍的增長(zhǎng)，其總濃度更是從7.6 ng/L增至16.7 ng/L。平水期Br與Ar取樣點(diǎn)雌激素濃度的變化也呈相似規(guī)律小。而位于左岸從上游至下游的Al、Bl和Cl取樣點(diǎn)在同一水期各雌激素濃度均無(wú)明顯變化，枯水期總雌激素濃度分別為5.4、4.6和5.5 ng/L，而在平水期分別為1.5、2.5和1.1 ng/L。左岸和右岸沿流向的濃度變化規(guī)律顯示位于右岸的磁器口古鎮(zhèn)旅游景點(diǎn)及其附近的居住區(qū)域和清水溪的匯入對(duì)于嘉陵江右岸水體的影響較大，造成三種雌激素濃度有了較為明顯的提升，左岸因?yàn)槿祟?lèi)活動(dòng)影響較小而濃度無(wú)明顯變化。從B斷面至C斷面有1000m左右的距離，由于河流的稀釋和橫向擴(kuò)散等作用的影響，右岸增高的雌激素濃度逐漸降低。在沙坪壩水廠(chǎng)取水口的C斷面，嘉陵江左岸和右岸枯水期的總濃度分別為4.4和4.7 ng/L，平水期為1.2和1.5 ng/L，已無(wú)明顯差異。

各斷面三個(gè)取樣點(diǎn)的結(jié)果顯示，無(wú)論是在平水期還是枯水期，A、B、C三個(gè)橫斷面的雌激素濃度分布規(guī)律均為：右岸>左岸>中泓線(xiàn)(濃度低于檢測(cè)限)。造成此污染分布的原因是右岸磁器口大量的流動(dòng)人口活動(dòng)和清水溪的匯入地表水，左岸受人類(lèi)活動(dòng)影響較小，而中泓線(xiàn)為嘉陵江中心水流量大，稀釋作用最強(qiáng)。

3 結(jié)論

1)重慶市區(qū)嘉陵江磁器口至高家花園江段表面水中在枯水期和平水期E1、E2和EE2均有檢出，且枯水期高于平水期，而豐水期河流的稀釋作用對(duì)雌激素濃度影響較大，濃度均低于檢測(cè)限。

2)次級(jí)河流清水溪由于穿越主城區(qū)受人類(lèi)活動(dòng)影響較大，且流量小、自?xún)裟芰θ酰蚨写萍に貪舛雀哂诩瘟杲魅狱c(diǎn)。

3)旅游景點(diǎn)較多的流動(dòng)人口影響和次級(jí)河流的匯入造成了取樣江段近岸表面水中雌激素濃度升高，但因?yàn)楹恿鞯臋M向混合作用在下游1000m 的取水口斷面雌激素濃度有了明顯的降低。河流中泓線(xiàn)由于水流速度較快且受人類(lèi)活動(dòng)影響較小因而三種雌激素濃度均低于檢測(cè)限。

4)在枯水期和平水期該江段的次級(jí)河流和右岸具有雌激素污染風(fēng)險(xiǎn)，但由于取水口位于次級(jí)河流匯入口下游距離較遠(yuǎn)且遠(yuǎn)離岸邊，因此水源水無(wú)雌激素污染風(fēng)險(xiǎn)。

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