3种四环素类抗生素在石油污染土壤上的吸附解吸

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究了3种四环素类抗生素在不同石油污染程度土壤上的吸附和解吸作用,并探讨了土壤中此类抗生素与石油污染物形成的复合污染环境行为.结果表明,3种四环素类抗生素在高石油污染和低石油污染土壤上的吸附和解吸均不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型对吸附和解吸数据具有良好的非线性拟合性(P四环素>金霉素,差异达到极显著水平(P<0.01).对于同一种四环素类抗生素,石油污染土壤的不同程度并未对抗生素的吸附容量、吸附强度、吸附等温线形状、吸附机理以及解吸滞后性产生显著影响.因此四环素类抗生素进入石油污染土壤将加重土壤污染的程度和复杂性.     

土壤有机质对土霉素在土壤中吸附-解吸的影响

采用批量平衡方法,研究了土霉素在原土及去除有机质土壤中的吸附和解吸.结果表明,土霉素在原土和去除有机质土壤中的吸附和解吸等温线均不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,在不同土壤以及不同土壤处理中的拟合相关系数(r)均达到极显著水平.去除有机质能够降低土霉素在土壤中的吸附容量(lgKf),但增加了吸附强度(1/n).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在所设土霉素浓度范围内,土霉素在褐土和红壤中的平均滞后系数(HIa)分别为0.039和0.015;去除有机质后的褐土和红壤对土霉素的解吸滞后现象显著增强(P<0.01),其HIa分别增加到0.068和0.028.     

土壤有机质和镉对金霉素吸附-解吸的影响

金霉素已经广泛应用于兽药生产和疾病治疗.由于动物废弃物的土地应用和其它输入来源,重金属与四环素类抗生素往往共存于土壤环境中.基于OECD 106号指导准则,采用批量平衡实验方法,研究了金霉素及其与镉复合后在褐土及去有机质褐土中的吸附和解吸行为.结果表明,在单一和复合污染条件下,金霉素在褐土和去有机质褐土中的吸附和解吸等温线都可以用Freundlich模型进行良好地拟合.在金霉素单一污染和金霉素-镉复合污染条件下,去除有机质能够增加金霉素在褐土中的吸附容量(Kf)和吸附强度(1/n).金霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在单一污染物情况下,金霉素在去有机质褐土的解吸滞后现象增强,其HI从0.81增加到1.06;而加镉后这种现象反而有所减弱,其HI从1.11减低到0.84.本研究为建立更加完善的模型以预测金霉素环境浓度或评价其环境风险,提供了可利用的数据和参数.     

土霉素和金霉素在土壤中的吸附–解吸行为

选择黑土和褐土两种典型东北地区土壤为吸附体,采用批平衡实验的方法,研究了四环素类抗生素(TCs)——土霉素(OTC)和金霉素(CTC)在褐土和黑土的吸附和解吸行为。结果表明:OTC和CTC都表现出较强的吸附性,且TCs在黑土上的吸附效果优于褐土。TCs在褐土和黑土上的吸附等温线均能较好地与Freundlich和Langmuir吸附方程相拟合,且Freundlich方程(R~2=0.994)拟合效果优于Langmuir方程(R~2=0.989)。四环素类抗生素的吸附过程是一个由迅速扩散和缓慢扩散组成的双速过程。CTC在褐土和黑土中属于"L型"等温吸附线;OTC在褐土和黑土中属于"S型"等温吸附线,表现出"协同吸附"的特点。OTC在黑土中吸附速率最快,解吸性最好,所以在黑土中具有更强的迁移性,对环境存在着更大的潜在威胁。     

阳离子类型对土霉素在2种土壤中吸附-解吸影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究不同阳离子Ca²⁺、K⁺、Na⁺对土霉素在2种土壤(褐土和红壤)中的吸附-解吸影响.结果表明,不同阳离子条件下,土霉素的吸附-解吸不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,平均拟合相关系数为0.989;除了KCl介质中土霉素在褐土中的吸附等温线呈线性外,其它介质条件下的等温吸附线均属“L”型等温吸附线.在同一阳离子介质中,土霉素在红壤(2.907～3.173)中的吸附容量(lgK_f)始终高于褐土(2.577～2.885),而在红壤(0.672～0.825)中吸附强度(1/n)始终低于褐土(0.713～1.005),且在2种土壤中的吸附均以物理吸附为主.3种阳离子对土霉素在2种土壤中的吸附行为的影响存在较大的差异,同一土壤中阳离子类型对土霉素的吸附容量无显著影响;而与K⁺和Na⁺相比,Ca²⁺的存在显著降低溶液中土霉素在土壤上的吸附强度(p<0.05).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,平均滞后系数HI在0.015～0.053之间.在同一阳离子介质条件下,土霉素在褐土中的滞后系数显著高于红壤(p<0.05);在同一土壤中,不同阳离子对滞后系数的影响不同,其中在褐土中K⁺与Ca²⁺、Na⁺之间的差异达到极显著差异(p<0.01),而3种阳离子对土霉素在红壤中的解吸滞后影响并无显著差异.     

高温堆肥对猪粪中四环素类抗生素及抗性基因的影响

为了研究高温堆肥对猪粪中抗生素及抗生素抗性基因的影响,对不同堆肥处理中的四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)及其抗性基因(tetA、tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW)的动态变化进行了定量研究.结果表明:低剂量组(10 mg·kg~(-1))中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为91%、94%、92%,高剂量组(50 mg·kg-1)中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为60%、62%、71%.在堆肥过程中,抗生素处理组目标基因相对丰度高于对照组,而低剂量组目标基因相对丰度(tetW除外)又普遍高于高剂量组.经堆肥处理后,tetA的相对丰度增加,tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW的相对丰度均下降.高温堆肥可以有效去除猪粪中一定浓度的四环素类抗生素,并对四环素类抗性基因也有一定的削减作用.     

2种四环素类抗生素在凹凸棒石黏土中的吸附研究

通过静态吸附实验,探究凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的吸附动力学;采用准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型拟合实验数据,分析吸附过程。测定凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的动态吸附曲线和吸附容量,研究凹凸棒石黏土对水溶液中四环素和土霉素的动态吸附性能。探讨初始质量浓度对穿透曲线的影响,采用Thomas模型对动态试验数据拟合,获得相关参数。结果表明,凹凸棒石黏土能够有效去除水中的四环素和土霉素,且四环素的吸附容量高于土霉素,在初始浓度为400mg/L时,对四环素的饱和吸附量达74.5mg/g,对土霉素的饱和吸附量达69.2mg/g。穿透曲线呈S型,且随着初始浓度的增大,穿透点向左移,穿透时间缩短,平衡吸附量增加。     

四环素类抗生素对小麦种子芽与根伸长的影响

在水溶液和土壤(褐土)培养条件下,测定了四环素和土霉素对小麦种子发芽、根伸长和芽伸长的影响(抑制率).结果表明,在不同介质中,发芽率、根伸长和芽伸长对四环素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为根伸长>发芽率>芽伸长,其中根伸长抑制率是评价2 种抗生素生态毒性较好的指示指标.土壤对四环素类抗生素有很大的缓冲性,对土霉素的缓冲能力高于四环素.小麦的根伸长抑制率(或芽伸长抑制率)与抗生素的浓度之间均存在明显的剂量-效应关系,四环素和土霉素在水溶液中对根伸长10%抑制浓度(IC10)分别为25.88,24.22mg/kg,在土壤中分别为377.80,717.60mg/kg.     

土壤中四环素类抗生素降解及对小白菜根系生长发育的影响

采用土培试验,分析了小白菜(Brassica campestris L.)的发芽率、生物量和根长指标对3种抗生素胁迫的敏感性,比较了不同土壤中四环素类抗生素污染对小白菜根长生长的影响,并研究了四环素类抗生素在不同土壤中的降解特性.结果表明,小白菜对3种抗生素的敏感性为根长发芽率生物量.抗生素处理土壤30 d时,4种土壤中小白菜根长对3种抗生素胁迫的敏感性均为砖红壤红壤青紫泥黑土;同种抗生素在4种土壤中的降解率为黑土青紫泥红壤砖红壤,同种土壤中3种抗生素的降解率为土霉素金霉素四环素.相关性分析发现,土壤中四环素类抗生素的含量与土壤有机质、氮磷钾含量和阳离子交换量呈显著负相关.     

抗生素对好氧污泥氧摄取速率单独和联合抑制效果

为研究4种抗生素(四环素、土霉素、磺胺甲恶唑和磺胺甲基嘧啶)对好氧污泥活性的单独作用及相互作用关系,以氧摄取速率(OUR)作为衡量指标,设计正交试验,测定4种抗生素对好氧污泥的单独和联合抑制效果.结果表明,4种抗生素单独使用对好氧污泥OUR抑制大小顺序为四环素>土霉素>磺胺甲恶唑>磺胺甲基嘧啶;其中四环素和土霉素毒性较高;联合作用下,对好氧污泥OUR影响最大的因素是四环素,之后依次是土霉素、磺胺甲恶唑和磺胺甲基嘧啶,4种抗生素对好氧污泥OUR抑制作用大小顺序与单独抑制作用大小顺序基本相同.其中四环素表现出显著抑制作用(p<0.05).四环素类抗生素和磺胺类抗生素联合使用表现出一定的相加关系,对目标微生物存在一定的竞争;两种磺胺类抗生素一级交互作用为拮抗关系.     

东莞市蔬菜基地土壤中四环素类抗生素的含量与分布

利用高效液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析方法,探讨了东莞市18个区镇24个代表性蔬菜基地土壤中4种四环素类(四环素、土霉素、金霉素、强力霉素)抗生素的含量与分布特征.结果表明,4种抗生素总含量为0~138.86μg/kg,低于10μg/kg占总样本数59%,平均为20.85μg/kg.各化合物检出率为59%~89%,含量为0~103.40μg/kg,绝大多数在10μg/kg以下,以土霉素(平均含量8.95μg/kg)为主,其次是强力霉素(平均含量5.45μg/kg)和金霉素(平均含量5.13μg/kg).不同基地土壤中四环素类化合物的组成与含量特征差异较大,主要有以土霉素为主、以金霉素为主、以强力霉素为主和以土霉素+强力霉素为主4种组成模式.同一基地种植不同蔬菜土壤中四环素类化合物的组成与含量特征差异较小.     

菜地土壤中磺胺类和四环素类抗生素污染特征研究

利用超声波提取固相萃取高效液相色谱紫外检测器,分析了广州、深圳等地菜地土壤中3种四环素类(TCs)和6种磺胺类(SAs)抗生素的污染特征.结果表明,四环素类单个化合物检出率为19.35%～96.77%,平均含量为9.6～44.1 μg/kg,总含量(∑TCs)在ND～242.6 μg/kg之间,平均为84.8 μg/kg,以四环素为主;磺胺类单个化合物检出率为25.81%～93.50%,平均含量为4.9～51.4 μg/kg,总含量(∑SAs)在33.3～321.4 μg/kg之间,平均为121 μg/kg,以磺胺甲唑、磺胺5甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶为主.菜地土壤中抗生素的含量与国外的相当,但检出率较高.不同蔬菜基地土壤中∑TCs和∑SAs的高低次序均为养殖场菜地>无公害蔬菜基地>普通蔬菜基地>绿色蔬菜基地.同一蔬菜基地种植不同蔬菜的土壤中抗生素的种类与含量有较大差异.菜地土壤的抗生素污染问题应引起关注.     

四环素类抗生素对土壤-生菜系统的生物效应及其迁移降解特性

四环素类抗生素（TCs）会随畜禽粪便的施用而残留在农田土壤,对蔬菜生长和土壤生态带来风险.本文通过温室土壤盆栽试验,外源添加3种不同水平的土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）,研究了TCs对生菜的生理毒性和在生菜中的吸收转运特性,同时研究了TCs在土壤中的降解和对土壤酶活性以及土壤微生物数量的影响.结果表明,OTC、TC和CTC降低了生菜的生物量,减少了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,抑制了净光合速率,提高了SOD、POD和CAT活性;生菜对TCs的吸收量根系>地上部分,随土壤施加的TCs增加吸收量增加,而生物富集系数和转运系数降低;通过人体预测每日摄入量（EDI）和人体每日允许摄入量（ADI）的比值计算TCs暴露引起的人体健康潜在风险值（HQ）,当土壤中OTC、TC和CTC含量低于150 mg·kg^-1时,生菜可食部位的健康风险较低（HQ<0.1）;TCs在不同土壤中的降解速率：对照土 > 根际土 > 非根际土,OTC在土壤中的降解速率显著低于TC和CTC;高含量的TCs（150~1350 mg·kg^-1）处理显著抑制土壤脲酶和根际土的过氧化氢酶活性,减少土壤细菌和真菌的数量.     

苕溪流域典型断面底泥14种抗生素污染特征

利用超声波提取-SPE-UPLC/MS/MS,分析了苕溪流域典型断面底泥的14种抗生素污染特征.结果表明,该流域存在一定程度的抗生素污染,单个化合物的检出率均大于70%(n=7).4种四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素和强力霉素)是该流域主要的抗生素污染种类,并以土霉素和金霉素较为突出,其含量分别在0.1～55.7...     

施用不同来源粪肥对土壤中抗生素淋溶的影响

含有抗生素的粪肥进入农田土壤中对土壤生态系统和水体环境产生危害,同时也会造成抗生素耐药性的传播,对环境安全和人体健康存在威胁.本研究采用土柱淋溶法,以添加四环素类抗生素（四环素、土霉素和金霉素）的猪粪（PM-T）、牛粪（CM-T）、鸡粪（CHM-T）及空白处理（CK-T）为实验组,未添加抗生素的处理为对照组,研究了模拟淋溶条件下施用不同来源粪肥对土壤理化指标和细菌丰度的影响,阐述不同处理四环素类抗生素的迁移规律.结果表明,相比于CHM-T和CM-T处理组,四环素类抗生素更容易在PM-T处理中累积,残留量为0.90~6.91 mg·kg^-1,明显高于其他处理（0.33~4.42 mg·kg^-1）;相比于表层土壤（0~4 cm）,四环素类抗生素在下层土壤（16~24 cm）的浓度更高.PM-T处理土壤中TN和NH₄⁺-N含量分别增加44 mg·kg^-1和14.11 mg·kg^-1,明显高于其他处理.在抗生素的抑制作用下土壤中细菌丰度减少,PM-T处理土壤中的细菌丰度降低39.66%,高于其他添加抗生素处理组（12.38%~35.26%）.CHM-T处理中抗生素更容易从土壤中淋出,淋出总量为9.91 mg,明显高于其他粪肥处理组（P<0.05）.TN、NH₄⁺-N、四环素、土霉素和金霉素等指标为第一主成分因子,解释量为54.55%,其土壤中的含量与土层深度正相关.总结得出,以猪粪为原料的粪肥处理中四环素类抗生素更容易累积在土壤中,特别是土壤下层,同时更容易造成土壤中微生物环境的改变;而以鸡粪为原料的粪肥施用后抗生素更容易淋出土壤,增加水体污染的风险.     

长期施用粪肥菜地土壤中四环素类抗生素的含量与分布特征

规模化养殖场动物粪肥富含抗生素且作为有机肥大量施用于农业生产,由此造成的土壤抗生素污染问题在我国还鲜有研究.针对亚热带地区长期施用粪肥的“无公害蔬菜”生产基地,利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)分析方法,探讨了土壤中4种四环素类(TCs)化合物(四环素、土霉素、金霉素、强力霉素)的含量与分布特征.结果表明,土壤中4种四环素类化合物的总含量(TCs)在1.35～22.52 μg/kg之间,平均为7.35 μg/kg.各化合物的检出率在31%～100%之间,平均含量为0.63～3.11 μg/kg,以土霉素和强力霉素为主.化合物的含量与组成特征无论在平面上还是在剖面上均存在明显的空间分布差异,且随着深度增加含量迅速降低,但在80 cm深度仍有检出.土壤中四环素类化合物的含量较低,生态毒性风险较小,但化合物的检出率较高且普遍同时检出多种化合物,其协同生态毒性尤其是耐药性问题值得进一步研究.