有机肥源磺胺类抗生素在土壤中的降解规律及影响因素分析

运用室内模拟降解法,研究了有机肥源磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺二甲氧嘧啶和磺胺甲恶唑)在光照或避光条件下、不同类型土壤中的降解能力.结果表明,5种磺胺类药物在土壤-粪便混合基质中的降解规律均呈"L"型;不同磺胺在土壤中的降解性与药物自身性质相关,江西红壤中降解半衰期长短顺序为:磺胺甲恶唑磺胺二甲嘧啶磺胺嘧啶磺胺甲嘧啶磺胺二甲氧嘧啶;土壤中有机质含量越高,磺胺类药物在土壤中降解性越强,其降解速率大小为:东北黑土≈太湖水稻土江西红壤;磺胺类药物在土壤-粪便混合基质中的降解速率显著大于单一土壤,粪便的加入对磺胺类抗生素的降解性有较大促进作用,光照作用则相对影响较小.     

太湖贡湖湾水域抗生素污染特征分析与生态风险评价

为评估太湖贡湖湾水域抗生素污染程度与生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测分析了4类抗生素(四环素类、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类)在贡湖湾表层水的污染特征.结果表明,16种目标抗生素中,有13种在贡湖湾水体中检出,质量浓度范围为0.005~4.720μg·L-1,其中土霉素(oxytetracycline,OTC)检出浓度最高.抗生素在南北两湖湾的检出水平也互有高低,其中四环素类抗生素北部湾要高于南部湾,而喹诺酮类和磺胺类抗生素的检出量南部湾要高于北部湾.采用风险商值法进行风险评估,初步评估结果为贡湖湾水域中检出的抗生素中,处于高风险的有5种:四环素类土霉素(OTC)及喹诺酮类诺氟沙星(norfloxacin,NOR)、氧氟沙星(ofloxacin,OFL)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)和恩诺沙星(enrofloxacin,ENR),占检出种类38.5%;中风险有4种:四环素(tetracycline,TC)、金霉素(chlortetracycline,CTC)、罗红霉素(roxithromycin,ROX)和磺胺甲基异噁唑(sulfamethoxazole,SMX),占检出种类30.8%;其余4种磺胺甲基嘧啶(sulfamerazine,SMR)、磺胺甲氧哒嗪(sulfamethoxypyridazine,SMP)、磺胺喹噁啉(sulfaquinoxaline,SQX)和甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim,TMP)为低风险.评估结果表明贡湖水域抗生素存在一定生态风险,其中四环素类和喹诺酮类尤为突出,应引起足够的注意,并采取相应防范措施.     

医院典型废水处理工艺单元的抗生素去除效果与评价

采用固相萃取-高效液相色谱法同时检测了医院废水中2种喹诺酮类(氧氟沙星、环丙沙星)和4种磺胺类(磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲叶恶唑)抗生素,并对医院废水处理工艺的抗生素去除能力进行了评价。结果表明,现行医院废水处理工艺对抗生素的去除能力介于36.3%~100%,废水处理工艺对医院废水中抗生素的去除能力由大到小为:"厌氧池→好氧池→沉淀池→加氯""化粪池→加氯""好氧池→沉淀池→加氯";"厌氧池→好氧池→沉淀池→加氯"工艺对磺胺嘧啶和磺胺甲叶恶唑去除率达到100%,氧氟沙星和环丙沙星的去除率分别为92.5%和95.6%,磺胺甲基嘧啶的去除率为45.8%;"化粪池→加氯"工艺对磺胺甲基嘧啶和磺胺甲叶恶唑去除率达到100%,氧氟沙星的去除率达到97.4%,环丙沙星、磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶的去除率分别为75.0%、57.9%、36.3%;"好氧池→沉淀池→加氯"工艺对磺胺甲基嘧啶去除率达到100%,氧氟沙星、环丙沙星和磺胺甲叶恶唑的去除率分别为59.5%、10.9%和53.8%;厌氧单元对氧氟沙星去除效果较差,对磺胺嘧啶去除效果较好;纯氧曝气好氧单元对环丙沙星、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲叶恶唑和氧氟沙星的去除率分别为76.0%、62.5%、77.3%、68.4%和13.9%;加氯消毒单元对磺胺二甲基嘧啶的去除效果较差,对磺胺甲叶恶唑的去除效果较好,对其他4种抗生素的去除率也能达到50%以上。     

5种磺胺类抗生素在土壤中的吸附和淋溶特性

分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了5种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶,磺胺甲嘧啶,磺胺二甲嘧啶,磺胺二甲氧嘧啶,磺胺甲恶唑)在5种不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,磺胺类抗生素在5种供试土壤上的吸附等温线较好地符合Freundlich方程,吸附常数K_d为 0.10~4.39 μg^1-1/n (cm³)^1/n g ^-1;5种磺胺类抗生素在供试土壤中吸附性大致排列顺序为:东北黑土≈无锡水稻土>江西红壤>南京黄棕壤≈陕西潮土.吸附的主要影响因素为土壤pH值和有机质含量:土壤pH值增高,磺胺类抗生素大量转变为阴离子态,吸附减弱;土壤有机质含量增加,吸附增强.5种磺胺抗生素在5种供试土壤中的吸附自由能为 -12.5~-5.3 kJ·mol^-1,表明吸附机理主要是物理吸附.磺胺类抗生素在土壤中具有较强的淋溶性, 淋溶性能从大到小依次为:陕西潮土>南京黄棕壤>江西红壤>无锡水稻土>东北黑土,与吸附试验结果相一致.畜禽养殖使用磺胺类抗生素对地下水污染具有潜在风险,应该引起足够重视.     

磺胺类抗生素在华南地区不同污水处理工艺中的去除及风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱-质谱(SPE-HPLC-MS)法研究了磺胺类抗生素在华南地区(以珠三角地区为例)AB、UNITANK、AAO 3种不同典型污水处理工艺中的去除规律。采用风险商值法评估磺胺类抗生素的环境风险。结果表明:3种工艺的进出水中均检测出较高浓度的磺胺类抗生素,较2007年和2010年调查取样结果增长较大,进水中以磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶浓度最高,出水中磺胺甲恶唑浓度较高;AAO工艺较AB及UNITANK工艺的去除效果更好,总去除率达到97%;磺胺类抗生素人均日质量负荷呈现逐年上升趋势,2016年广州污水处理厂人均日质量负荷高达102.81~129.31 mg/d;磺胺类抗生素在3种工艺的剩余污泥中含量极少,主要随出水排放至外界环境中。风险评估表明:除磺胺甲基嘧啶及磺胺对甲基嘧啶未检出不存在环境风险外,其他检出的5种磺胺类抗生素的环境风险为中低等级环境风险。     

广西会仙岩溶湿地典型抗生素污染特征及生态风险评估

为确定会仙岩溶湿地不同介质中抗生素的污染特征及来源,利用液相色谱串联质谱联用仪分析了磺胺类(SAs)、氟喹诺酮类(FQs)和四环素类(TCs)三大类20种抗生素的含量.结果表明,研究区内水土介质监测的抗生素中共检出12种,检出浓度范围为n.d～106 ng·L~(-1),其中,甲氧苄氨嘧啶(TMP)的浓度最高.各环境介质中,以养殖用水和地表河水中检出的抗生素种类相对较多,分别为10种和8种,溶潭水和土壤中则检出的抗生素种类较少.因子分析结果显示,会仙湿地水体中的典型抗生素来源可归为两类,一类以受外源污染为主,从而导致地表河水中磺胺氯达嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)、氧氟沙星(OFL)检出浓度较高,一类受湿地内养殖污染,从而造成水土介质中磺胺二甲基嘧啶(SMD)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)和金霉素(CTC)检出.水体中检出的抗生素主要受溶解氧(DO)影响,此外,甲氧苄氨嘧啶(TMP)、恩诺沙星(ENR)和强力霉素(DOX)与NH~+_4存在一定的协同污染关系.风险评估结果表明,恩诺沙星(ENR)处于高风险的范围内,磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL)处于中等风险,中等风险的抗生素主要集中在地表河水中,高风险抗生素则在养殖用水中.整体来看,研究区水体中抗生素存在一定的风险.因此,针对这一现象应减少存在生态风险抗生素的使用,并对有潜在风险的抗生素加以防范.     

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.     

城市污水处理系统中沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性

耐药性病原菌的出现对人类健康构成潜在威胁. 为揭示耐药性沙门氏菌在城市污水处理系统中的存在和分布特征,从2座城市污水处理厂的不同处理单元中分离得到81株沙门氏菌,采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法考察它们对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性. 利用PCR检测方法,分析耐药基因tetA、tetB、sul1、sul2和sul3在耐药沙门氏菌中的分布情况. 结果表明:分离得到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药率分别为53.1%和40.7%,其中大部分菌株同时对这2种抗生素具有耐药性;从氯消毒出水中分离到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的二重耐药率比原污水中的高30.7%;城市污水中耐四环素和耐磺胺甲恶唑沙门氏菌中主要的耐药基因分别为tetA和sul3,经过污水处理系统之后耐药基因的分布发生了显著变化. 研究表明,污水处理厂的原水和排放水中沙门氏菌的耐药性问题已十分突出,可能对人类健康造成较大的风险.      

大通湖表层水体中抗生素赋存特征与风险

为了评价大通湖表层水体中典型抗生素的赋存特征及生态风险等级,采用超高效液相色谱-串联质谱仪（UPLC-MS/MS）检测了4类12种（磺胺类,磺胺增效剂,喹诺酮类和四环素）抗生素的浓度水平.结果表明：除氧氟沙星外,其余11种抗生素均有检出,其总浓度为0.19~261.89ng/L;磺胺嘧啶的平均浓度最高（37.41ng/L）,其次为磺胺甲恶唑（12.34ng/L）>沙拉沙星（8.55ng/L）>恩诺沙星（8.04ng/L）>甲氧苄啶（7.56ng/L）>金霉素（3.92ng/L）,并且磺胺嘧啶、四环素、沙拉沙星、金霉素、磺胺甲恶唑和甲氧苄氨嘧啶的检出率均超出50%,处于较高水平.与部分河流、湖泊相比,大通湖抗生素的浓度除磺胺嘧啶和恩诺沙星外,基本处于较普通水平;在空间分布上表现为明显的差异性.环境和健康风险评价结果表明：磺胺甲恶唑、沙拉沙星和环丙沙星为大通湖主要的风险因子,RQ>1,对洞庭湖有较高的潜在风险;点位S2、S3、S6对大通湖周围环境具有较高的累积风险,主要的贡献因子分别为恩诺沙星和沙拉沙星、磺胺甲恶唑和环丙沙星;11种抗生素通过饮水途径对成人和儿童的健康风险指数R_QH处于8.74×10^-8~9.17×10^-3之间,且通过饮水途径摄入抗生素对儿童的健康风险高于成人.     

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.     

选择性抑制技术测定活性污泥细菌、真菌活性分布的适用性分析

以葡萄糖为唯一碳源,采用放线菌酮和硫酸链霉素作为真菌、细菌抗生素以抑制其活性,以基质诱导耗氧速率为考察指标,以好氧污泥、土壤污泥以及厌氧污泥为研究对象,对选择性抑制技术测定活性污泥中细菌、真菌分布的适用性进行了系统评估.随抗生素的投加,好氧污泥和土壤污泥的耗氧速率减小,厌氧污泥的耗氧速率反而增大,此方法对厌氧污泥不适用.当放线菌酮为1mg/g、硫酸链霉素为2mg/g时,抗生素对好氧污泥的抑制功效即D值为1,但并不能通过改变投药量使土壤污泥D值接近于1,说明所用抗生素对好氧污泥活性具有选择性抑制作用,而对土壤污泥活性抑制不具选择性.结果表明,选择性抑制技术能够用于测定好氧活性污泥中细菌和真菌的数量分布,但也存在着抗生素抑制作用失效、不完全抑制和实验结果精确度不高等问题,因此需要在抗生素选择、微生物活性指标选择等方面进行更深入的研究.     

养猪废水和污泥中11种兽用抗生素的同时分析技术及其在生物降解过程的应用

优化了固相萃取与高效液相色谱串联质谱联用的分析条件,使之适用于检测长三角地区养猪废水和污泥中常见的11种兽用抗生素(包括4种四环素类、2种磺胺类、3种喹诺酮类和2种大环内酯类).该分析方法对养猪废水的平均加标回收率(n=3)为73.0%~105.2%,相对标准偏差为3.1%~10.2%;对污泥的平均加标回收率(n=3)为57.4%~104.6%,相对标准偏差为1.9%~10.9%.研究膜生物反应器中抗生素的浓度变化,发现废水中抗生素以四环素类和磺胺类为主,而污泥中以四环素类为主.反应器对废水中四环素类抗生素的去除率为85.2%,其中最主要的去除途径是生物分解(51.9%),其次是污泥吸附(33.2%);而磺胺类抗生素去除率为95.8%,几乎全部是依靠生物分解,污泥吸附很少.摇瓶实验结果显示,污泥中积累的抗生素未对活性污泥的有机物降解活性和硝化活性产生明显影响.     

3种四环素类抗生素在褐土上的吸附和解吸

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究3种四环素类抗生素在褐土上的吸附和解吸作用.结果表明,3种四环素类抗生素的吸附和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0.991;其中金霉素的吸附等温线呈“S型”,土霉素的吸附等温线呈“L型”,而四环素的吸附等温线呈线性.在2种褐土中,金霉素吸附容量(lgKf) (4.307和4.003)高于四环素,而四环素lgKf (3.252和3.198)高于土霉素lgKf (2.932和2.724).对于同一种抗生素,在2种褐土中的吸附容量和吸附强度并无显著差异性.此类抗生素在褐土中的吸附均以物理性吸附为主.土霉素在褐土中的滞后系数显著高于四环素和金霉素(P<0.01),而四环素和金霉素的解吸滞后系数之间无显著差异.     

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.     

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.     

抗生素和铜联合作用对蚕豆根尖细胞微核率的影响

为确定抗生素与重金属单一及联合作用对细胞遗传物质的损伤程度,以青皮蚕豆根尖细胞为试验材料,研究四环素类抗生素OTC(土霉素)、CTC(金霉素)、TTC(四环素)和重金属Cu单一以及联合作用对蚕豆根尖细胞微核率和微核指数的影响. 结果表明:①抗生素与Cu单独作用,二者c在0~1.6 mmol/L之间时,蚕豆根尖细胞微核率均高于3.33‰,微核指数均大于1.5,与CK(对照处理)相比差异显著(P<0.01);随着c(抗生素)的增大,蚕豆根尖细胞微核率呈先减后增的趋势. ②抗生素与Cu联合作用时,蚕豆根尖细胞微核率和微核指数均小于单独作用时二者之和,交互作用表现为拮抗作用,其中c(抗生素)∶c(Cu)为1∶4时拮抗作用最明显,c(抗生素)∶c(Cu)为1∶1和1∶2时根尖细胞微核率呈减少的趋势,c(抗生素)∶c(Cu)为1∶8和1∶16时根尖细胞微核率呈增加的趋势. 研究显示,四环素类抗生素与Cu单一及联合作用于蚕豆根尖细胞时,均会对植物根尖细胞造成遗传损伤,但是联合作用时,抗生素在溶液中与Cu发生络合反应,从而可以在一定程度上降低对根尖细胞的遗传损伤.      

4种磺胺类药物及乙酰化代谢物在污水处理厂的去除及机制

乙酰化代谢物是磺胺类药物的重要代谢产物.为研究4种常见磺胺类药物及其乙酰化代谢物在污水厂中的去除机制,根据污水停留时间采集厦门某A2/O型工艺污水厂不同处理单元的污水和污泥样品,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法检测目标化合物.结果显示,8种目标物中有6种在水体中被检测出,污泥中有5种目标物被检测出.计算总去除率及各个处理单元间的去除率,结果表明,磺胺二甲基嘧啶在污水厂中总去除率几乎为0,而其他5种化合物都有不同程度的去除,但不同目标物在各处理单元的去除率不同.利用质量平衡,分析各物质可能的去除机制,磺胺二甲基嘧啶可能去除机制为污泥吸附,磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶和磺胺甲唑可能的去除机制均为生物降解.     

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...     

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.