基于物种敏感度分布的典型抗生素的长期水质基准推导及其在生态风险评估中的应用

国内外现有水质标准均缺乏抗生素的标准值,针对中国具体流域状况开展抗生素水质基准研究,可以为制定我国抗生素的水质标准提供参考,并为评估水环境中抗生素的潜在风险提供依据.本研究基于至少3门8科、10种生物的急性、慢性毒性数据,利用Log-logistic和Burr Ⅲ两种分布模型,在系统尺度上构建了氧氟沙星(OFC)、阿莫西林(AMX)、土霉素(OTC)、磺胺甲恶唑(SMX)、红霉素(ETM)和氯霉素(CAP)6种典型抗生素的物种敏感度分布曲线,推导出它们的长期水质基准值(LWQC).同时,基于这6种抗生素的水质基准评估了我国部分水环境中抗生素的生态风险和联合毒性风险.结果表明,OFC、AMX、OTC、SMX、ETM和CAP的LWQC分别为3.2614、1.2633、1.3353、4.7803、4.7950和1.1535μg·L^-1.白洋淀6种抗生素的联合毒性风险呈中风险水平;太湖和珠江三角洲的ETM、松花江的OFC及珠江的ETM和CAP也呈现出中风险水平;辽河面临的抗生素污染风险最大,其OFC、ETM、SMX呈中风险水平,OTC呈高风险水平.     

太湖流域河网4种典型抗生素的时空分布和风险评价

分析了太湖流域人口密度大且养殖业发达的宜溧-洮滆水系水相和沉积相中典型抗生素磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)、氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)、罗红霉素(Roxithromycin,ROM)和土霉素(Oxytetracycline,OTC)的时空分布特征,并应用商值法进行了健康风险(Health Quotients,HQs)和生态风险(Risk Quotients,RQs)评价.结果表明,宜溧-洮滆水系中OTC、ROM、OFL、SMX在水相的检出率分别为96.5%、57.0%、60.5%和4.5%,沉积相中的检出率分别为96.5%、95.5%、90.0%和44.5%;水相检出浓度最高的抗生素为OTC,最高浓度为17.85 ng·L~(-1);沉积相检出浓度最高的抗生素为SMX,浓度为46.74 ng·g~(-1);相比于其他3种抗生素,流域水相和沉积相中OTC的检出率和检出浓度均较高.宜溧-洮滆水系主要包括南河和长江客水区,丰水期南河水系抗生素的检出水平高于长江客水区.沉积相中抗生素浓度沿水流方向逐渐降低,入湖河口所有点位由于沉积物堆积作用均呈现抗生素富集现象.渔业养殖中抗生素的大量施用是导致该水系抗生素时空分布差异的主要原因.健康风险评价结果表明,4种抗生素均属于可接受风险(HQs0.01).生态风险评价结果表明,4种抗生素均呈现低风险(RQs0.1),其中,生态风险最高的抗生素是OTC,其值为0.086.为有效管控太湖流域抗生素生态风险,应加强对南河水系水产养殖业监管;入湖河口的抗生素富集现象也应引起重视.     

漓江流域桂林市区段有机磷农药和磺胺类抗生素的复合污染及其生态风险

为研究漓江流域桂林市区段的有机磷农药(OPs)和磺胺类抗生素(SAs)残留量和生态风险,在平水期、枯水期和丰水期采集流域水样,采用超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪对水样中目标污染物进行分析. 结果表明:①漓江流域桂林市区段水体检出敌百虫(TRC)、毒死蜱(CHP)、磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ),浓度分别为nd~17.2、nd~2.32、0.05~20.6、0.07~15.37和0.87~17.48 ng/L (nd为未检出). ②SAs和OPs残留量随时间呈规律性变化,SAs浓度表现为丰水期>平水期>枯水期,OPs浓度表现为枯水期>平水期>丰水期. ③使用蛋白核小球藻对单一及其混合物进行毒性试验,得出OPs和SAs五元混合物对蛋白核小球藻的联合毒性在低于5%和19%~21%效应范围内呈现加和作用,5%~19%效应范围呈现协同作用,21%~26%效应范围内呈现拮抗作用,混合物在环境中检出最高浓度时对蛋白核小球藻的毒性产生加和作用. ④基于整体混合物风险熵的风险评估结果,漓江流域桂林市区段OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻产生中等生态风险;而基于单一污染物风险熵计算的混合物风险熵结果,OPs和SAs混合污染对蛋白核小球藻无生态风险,低估了混合污染物实际风险. 研究显示,不同方式获得的污染物预测无效应浓度对风险评估结果产生明显差异.      

基于同位素示踪方法的东江流域氮素分布特征和来源解析

为了探明东江流域氮素污染现状及氮素污染来源,在东江流域设置31个采样点位,于2020年枯水期（1月）和丰水期（7月）进行水体样品和主要污染源样品的采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,绘制典型污染源的δ15N、δ18O特征分布图并估算其贡献率,定量分析识别氮素来源,从而对东江流域的氮负荷进行更加有效地控制.结果表明：(1)东江流域氮素污染以支流区最为严重,其次为源头区,这两个区域的水质均达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）氨氮浓度的Ⅲ类水平,相比之下,上游区、中游区污染较轻,且氨氮浓度能达到地表水环境质量标准的II类水平.(2)东江流域氮素以硝态氮为主要赋存形态,枯水期、丰水期各研究区域内硝态氮占总氮的比例分别为43.29%～74.83%、65.51%～80.08%.(3)东江流域枯水期生活污水是主要的污染来源,贡献率为44.45%～61.39%,丰水期降雨径流是主要的污染来源,贡献率为36.67%～46.11%,究其原因跟流域内不同水文期降雨量大小和河道水量有关.(4)氮素浓度在丰水期和枯水期之间存在明显差异,且从2009年至今,水体氮素污染程度呈现加重趋势,建...     

赤水河流域水体抗生素污染特征及风险评价

为了初步探究贵州赤水河流域地表水的抗生素浓度分布特征及潜在生态风险,利用固相萃取-液相色谱串联质谱法（SPE-LC-MS）对地表水样品中21种抗生素进行检测分析.结果表明,赤水河地表水共检出12种抗生素,总浓度水平为ND～1 166.97 ng·L^-1,氧氟沙星、甲氧苄啶和磺胺嘧啶的检出率均为100%.平均检出浓度最高的3种抗生素分别是氧氟沙星(221.59 ng·L^-1)、四环素(13.18 ng·L^-1)和磺胺嘧啶(4.11 ng·L^-1),抗生素浓度分布呈现:下游(359.41 ng·L^-1)>中游(224.59 ng·L^-1)>上游(179.72 ng·L^-1).生态环境风险评估结果表明,下游点位W21具有最大的风险商值,其中四环素、强力霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、红霉素和林可霉素的风险商值具有中风险水平,氧氟沙星具有高风险水平,这说明赤水河流域水体抗生素可能会造成一定的生态风险.     

广东典型海水养殖区沉积物及鱼体中磺胺类药物的残留及其对人体的健康风险评价

采用高效液相色谱-紫外检测器(HPLC-UV)分析了广东沿海大亚湾和阳江两个典型海水养殖区中沉积物以及7种养殖鱼类肌肉和肝脏组织中磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲基异噁唑(SMX)的残留量,并依据药品最高残留量(MRL)值和每日允许摄入量(ADI)值对海水养殖鱼类中磺胺类抗生素污染进行人体健康风险评价.结果表明,在所有沉积物样品中都能检出磺胺类抗生素.含量(干重)范围为:2.1~35.2 ng·g-1,检出率大小顺序为SDZ(85.7%)>SM2(71.4%)>SMX(28.6%).大亚湾养殖区磺胺药物在沉积物和鱼类样品中的检出频率大于阳江养殖区.3种磺胺类药物在鱼肝脏组织中的含量显著高于在肌肉组织中的含量(P<0.05).SDZ、SM2和SMX在鱼体肌肉组织中的含量(湿重)范围分别为11.6~37.9、16.3~27.8和4.9~20.0 ng·g-1.3种磺胺类药物的平均日摄入量范围为3.37~36.72 ng·kg-1,仅占食用肉类ADI的最高限值(50μg·kg-1)的0.007%~0.073%(<1%ADI),健康风险为可以忽略,膳食安全性高.     

象山港流域入湾河流水体中重金属风险评价及其来源解析

本文根据丰水期象山港8种溶解态重金属的浓度调查,通过单因子污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(P_n)和重金属污染指数(HPI)评价方法研究了重金属流域内入湾河流中重金属的污染.基于流域内土地利用类型与重金属浓度的相关性,结合实地走访调查,对重金属的来源进行了解析.结果表明,区域内重金属平均浓度大小表现为:FeMnZnCuAsCrPbCd;除Mn和Fe外,其余6种重金属浓度均符合《地表水环境质量标准》中的Ⅰ类水标准;区域内重金属风险较低,无污染现象,但存在沾污情况;以水产养殖为代表的农业面源污染是区域内重金属出现沾污的主要因素.为了合理规避区域内城镇化发展进程中的重金属风险,重点在于加强以农业面源为主的污染源监管.     

江西锦江流域抗生素污染特征与生态风险评价

利用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析了江西省锦江流域地表水、地下水、生活污水和养殖废水中8种磺胺类、9种喹诺酮类、4种四环素类、4种大环内酯类和2种硝基咪唑类共27种抗生素的浓度和分布特征.结果表明,锦江流域水体存在抗生素的污染,地表水中共检出20种抗生素,浓度范围为32.3~280 ng·L^-1.地下水中检出15种抗生素,浓度范围为28.4~55.8 ng·L^-1.废水中检出21种抗生素,浓度范围为231~8.71×10⁴ ng·L^-1.与国内外河流湖泊中8种常见抗生素浓度进行对比表明,锦江流域污染程度处于中等水平.对比国内外地下水中磺胺甲唑浓度可知,锦江流域地下水中磺胺甲唑污染程度中等偏下.与国内外养殖厂废水中3种抗生素浓度对比可知,锦江流域养殖废水中磺胺嘧啶的污染程度较高.生态风险评价结果表明,研究区中高风险抗生素有9种,分别是克拉霉素、红霉素、环丙沙星、磺胺噻唑、罗红霉素、四环素、氧氟沙星、恩诺沙星和磺胺甲唑,其余为低风险或无风险.     

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.     

北京市北运河水体中抗生素污染特征及风险评估

为评价北京市北运河水体中抗生素的污染特征和风险水平,采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱联用技术(SPE-HPLC-MS/MS),对北运河流域水体中的抗生素浓度进行了分析.结果表明,12个采样点总浓度为59.19～703.44 ng·L^-1,共检出4类7种抗生素,包括磺胺吡啶、克拉霉素、阿奇霉素、罗红霉素、红霉素、氧氟沙星和林可霉素.其中,克拉霉素、阿奇霉素、罗红霉素、氧氟沙星和林可霉素的检出率为100%,红霉素的检出率为41.67%,磺胺吡啶的检出率为33.33%.与国内部分流域相比,北运河流域水体中阿奇霉素、红霉素和克拉霉素处于较高水平.生态风险评估结果表明,抗生素对藻类的风险为高风险.健康风险评估结果表明,磺胺吡啶、林可霉素、罗红霉素、阿奇霉素和红霉素无潜在健康风险,克拉霉素的人体健康风险为低风险.     

潮汕地区入海河流及水生生物中PPCPs分布特征及风险评估

为了解南海海岸带地区河流及其生物体中药物及个人护理用品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）的污染水平、空间分布特征及其潜在风险,本研究采用固相萃取和高效液相色谱-串联质谱测定了潮汕地区7条河流水样及生物样品中的20种PPCPs.结果表明,高达16和18种PPCPs分别能在潮汕入海河流和生物体中检测出,河流和生物体中目标物的含量范围分别为0.30~2223 ng ·L^-1和0.143~80.3ng ·g^-1,且多种污染物检出率较高.PPCPs在潮汕各河流和生物中的含量差异较大,PPCPs浓度最高的河流为黄冈河、练江和黄江,磺胺甲（口恶）唑和咖啡因是主要的污染物;黄冈河、韩江、练江和螺河生物体中的PPCPs总浓度较高于龙江和溶江生物中PPCPs的含量,甲氧苄氨嘧啶、磺胺噻唑和咖啡因是生物中主要的污染物,鱼类的PPCPs含量总量明显高于蟹类和贝类.计算所得河流生物浓缩系数（BCF）值显示多种目标物在潮汕生物体内具有累积性,其中鱼类中的BCF值较高,比蟹类和贝类更易形成生物累积.运用风险商值模型（RQ）评价12种PPCPs在潮汕地区河流生态环境中的潜在风险,发现蚤类和藻类遭受的风险明显高于鱼类,若以二者为保护对象,磺胺甲（口恶）唑、红霉素和磺胺嘧啶的RQ值均大于1,分别对黄冈河藻类生物、练江藻类生物以及黄江蚤类生物具有潜在生态风险.     

长江武汉段水源地典型抗生素及抗性基因污染特征与生态风险评价

为了探究长江武汉段水源地抗生素和抗性基因(ARGs)的分布特征和相关性以及潜在生态风险,采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法(SPE-UPLC-MS/MS)和实时荧光定量PCR技术分别分析了全武汉市饮用水水源地中13种抗生素和10种ARGs的赋存水平.结果表明,在16处水源地样品中共检出9种抗生素,浓度范围为ND(未检出)～177.36 ng·L^-1,红霉素、磺胺嘧啶和磺胺对甲氧嘧啶的检出率均为100%,抗生素浓度分布呈现(以汉江汇入口划分长江干流上下游):支流举水<长江干流下游<长江干流上游<支流汉江<支流滠水.长江干流下游ARGs总绝对丰度明显高于长江干流上游和汉江,磺胺类ARGs显著高于其他三类ARGs耐药基因的平均丰度(P<0.05),ARGs中sul1与sul2、ermB、qnrS、tetW和intI1等5种ARGs存在显著正相关关系(P<0.01),相关系数分别为0.768、 0.648、 0.824、 0.678和0.790,磺胺类ARGs组内相关性弱于组间ARGs的相关性.磺胺甲■唑、金霉素、罗红霉素和恩诺沙星...     

三峡库区主要水域典型抗生素分布及生态风险评估

为评价三峡库区主要水域典型抗生素的污染状况和生态风险,利用固相萃取-高效液相色谱-串联三重四极杆质谱联用法（SPE-HPLC-MS/MS）,分析三峡库区长江干流和6条支流表层水体中6类28种抗生素的质量浓度,根据欧盟环境风险评价方法计算RQ_S（风险商值）及RQ_sum（联合风险商值）,并按照Hernando等提出评级方法评价研究区域的生态风险等级.结果表明:三峡库区7条河流共检出4类10种抗生素,质量浓度范围为0.6~218.0 ng/L,其中除OFX（氧氟沙星）和CAP（氯霉素）外,其余8种[SDI（磺胺嘧啶）、SMX（磺胺甲唑）、SMZ（磺胺二甲嘧啶）、ERM（红霉素）、ROM（罗红霉素）、TYL（泰乐菌素）、FF（氟苯尼考）、LIN（林可霉素）]均为畜禽药品,并且FF、LIN在我国畜禽药品中使用量排名居前五位.7条河流抗生素RQ_sum由高到低依次为濑溪河>琼江>綦江>碧溪河>嘉陵江>长江>乌江,其中,濑溪河RQ_sum高达5.532,SMX、ERM和OFX均为高风险,说明其对濑溪河水体中相应的水生生物表现出较高的毒性风险;琼江、綦江、碧溪河和嘉陵江的RQ_sum均处于1~2之间,表现出较高生态风险,但4条河流检出抗生素的单个RQ_S均小于1,处于低风险;长江的RQ_sum为0.605,检出抗生素中TYL、ERM和ROM处于中风险,其余为低风险;乌江的RQ_sum为0.013,检出抗生素均处于低风险,说明水体受人类活动干扰最小.研究显示,三峡库区主要水域中抗生素含量略低于其他水域,但应进一步强化对畜禽养殖行业抗生素使用的监管,开展畜禽粪污还田技术规范中抗生素含量限制的相关研究.      

河道水旁路处理中试工艺中PPCPs的去除效果及机制

城市河道水中含有微量药物及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）,具有一定生态风险.本文系统考察了两种河道水旁路处理工艺（混凝沉淀-曝气生物滤池-超滤-臭氧和混凝沉淀-膜生物反应器-臭氧）对30种高检出PPCPs的去除效果,并通过沿程去除率调查和风险商模型分别评价了目标PPCPs的降解机制及整体生态风险的降低情况.结果表明,两种旁路处理工艺对各目标PPCPs均有较好去除效果;其中四环素类抗生素及咖啡因在生物段去除率超过90%,而磺胺类及氟喹诺酮类抗生素及其他药物仅在进水化学需氧量较高和较高水温条件下具有较好去除效果,但臭氧深度处理可对其进行有效削减;经全流程处理后各PPCPs累积去除率均可达92.5%以上.旁路处理可有效降低目标PPCPs生态风险,经处理后风险商值由原水的12.6降至总出水的0.2（风险阈值RQ_tot=1）,去除率达98.4%.     

长三角一体化示范区青浦区水环境中22种PPCPs的多介质分布特征及风险评估

采集了长三角一体化示范区青浦区（包括太浦河、金泽水库周边和青西郊野公园）的25个采样点的50个表层水体和沉积物样品,利用高效液相色谱串联质谱（HPLC/MS-MS）分析了样品中的22种药物与个人护理品（PPCPs）,详细分析了研究区域目标PPCPs的分布特征、来源和影响因素,并利用商值法对目标PPCPs的生态风险和健康风险进行评价.结果表明,青浦区25个采样点中表层水和沉积物中共检测出19种PPCPs,总量均值范围分别为0.06～178.67 ng·L^-1和0.07～37.68 ng·g^-1,其中表层水中以磺胺氯哒嗪（SCP）的均值最高,为129.54 ng·L^-1,沉积物中以磺胺甲■唑（SMX）均值最高,为70.62 ng·g^-1; PPCPs总量的空间分布情况呈:青西郊野公园>金泽水库周边>太浦河流域的趋势;主成分分析显示主要污染来源为养殖业兽用抗生素以及生活污水的排放;lgK_oc和lgK_d之间具有显著相关性（P<0.05）,表明沉积...     

珠江河口水域有机磷农药水生生态系统风险评价

通过风险商法和概率风险法评价了珠江河口水域中甲拌磷、敌敌畏及乙拌磷等9种有机磷农药对硅藻、水蚤及糠虾等8种水生生物的生态风险.风险商法评价结果表明,9种有机磷农药混合物总风险商为:糠虾处于高风险中水平,水蚤和摇蚊在中等风险水平,硅藻、牡蛎、鲤鱼、鲶鱼和鳗鱼均处于低风险水平;甲拌磷对风险值的贡献最大,且对每种生物都有影响.概率风险法结果表明,以HC5为参考值评估总风险商时,95%置信水平下的HC5比50%置信水平的HC5保守,50%置信水平的HC5中乐果的HC5最大,毒死蜱的最小;丰水期9种有机磷农药混合物总风险比枯水期农药混合物总风险大,甲拌磷对总风险贡献最大.单一污染物的概率风险表明,甲拌磷和乙拌磷对珠江河口水域中10%以上的生物都有危害;而9种有机磷农药混合物的概率风险表现为:丰水期大于枯水期,均大于5%,说明超过了保护95%生物的安全阈值.     

中国典型抗生素在环境介质中的污染特征与生态风险评价

通过收集国内各地区水体、沉积物和土壤中抗生素的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,以反映我国环境中抗生素的污染状况,并利用风险商值（RQs）评估抗生素的生态风险.结果表明,我国各地水体、沉积物和土壤均受到不同程度的抗生素污染,南方地区水体污染较为严重,而西部地区则较轻.生态风险评价结果表明,我国水体中红霉素、罗红霉素、四环素、金霉素、磺胺甲唑和诺氟沙星是高风险污染物,占比为20.9%,主要分布在山东、湖北、浙江、四川、广东、海南、江苏和江西等地;江河沉积物中,诺氟沙星是高风险污染物,占比为11.1%,主要分布在黄河、海河、辽河和珠江等地;养殖场沉积物中,四环素、土霉素、金霉素和诺氟沙星是高风险污染物,占比高达72.5%;土壤中,四环素和金霉素是高风险污染物,占比为28.6%,主要分布在辽宁、四川、天津和山东等地,以上高风险区域应引起相关部门的重视.研究结果可为我国抗生素的污染防治提供科学依据和数据支撑.     

珠江及南海北部海域表层沉积物中多环芳烃分布及来源

珠江三角洲河流、河口及南海北部近海区域多环芳烃(PAHs)分析表明,PAHs总量分布范围在255.9～16670.3ng/g,整体污染水平处于中偏低下水平.分布特征为珠三角河流>伶仃洋>南海;珠江广州段是高污染区;沿南海近海海域4条剖面,随离岸距离增加,浓度下降.西江、伶仃洋及珠江部分站点石油污染比重大,南海近海则受燃烧来源比重大.PAHs来源诊断指标表明,珠江三角河流及伶仃洋更多受石化燃料燃烧的影响,南海近海区则主要受木柴、煤燃烧的影响.与1997年样品的对比表明,多环芳烃污染程度无明显下降,但区域内PAHs来源从以煤燃烧为主转变为以油燃烧为主,这种近期能源结构的转变在沉积速率较快的珠三角河流及伶仃洋表层沉积物中得到反映.