3种不同功效医药品活性成分对发光菌的毒性作用

因药物活性成分的环境残留引发的风险和健康问题成为公众关注的焦点。本文以海洋发光细菌为受试生物,研究了布洛芬、阿奇霉素、三氯生3种医药品的单一和联合毒性作用。结果表明,3种医药品对发光菌的EC_(50)值分别为:36.5×10~(-5)、30.26×10~(-5)和0.0155×10~(-5)mol·L~(-1);二元及多元混合体系对发光菌的EC_(50)值高于单一体系的毒性作用,进一步采用相加指数法(AI)、毒性单位法(TU)、混合毒性指数法(MTI)评价3种医药品多元体系的联合毒性的作用类型,取得了一致的评价结果。3种医药品的二元混合体系及多元混合体系的作用类型均属于拮抗作用,但拮抗作用的强弱不同,这与医药品不同药效官能团结构可影响其对微生物生理生化反应过程有关。研究3种医药品对发光菌急性毒性作用可为该类新型污染物的环境风险评价提供基础数据。     

苯并噻唑类污染物对青海弧菌Q67毒性效应

以青海弧菌Q67为指示生物,结合96微孔板高通量检测技术,测定了10种环境中常见苯并噻唑类污染物对发光菌的毒性效应。结果表明,10种苯并噻唑化合物均对发光菌具有毒性效应,其EC50在1.17×10-6~5.43×10-3mol·L-1之间。对其进行毒性效应排序,发现巯基取代氨基2羟苯基羧酸乙酯溴氟甲基氯甲硫基苯并噻唑。利用结构化学描述符和偏最小二乘法,构建了苯并噻唑类化合物对Q67发光菌毒性的定量构效关系模型(QSAR),结果发现,氢键供体数量(ND)和极性溶剂可及分子表面积(PSASA)对其毒性具有重要意义。本研究为苯并噻唑类污染物毒性效应评价及其环境风险评价提供了参考。     

4种喹诺酮类抗生素对发光菌毒性作用研究

分析了4种常见的喹诺酮类抗生素(QNs)对发光菌(Photobacterium phosphoreum)的单一毒性和等毒性比例下的联合毒性作用,基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价混合体系联合毒性的作用类型。加替沙星、洛美沙星、左氧氟沙星和诺氟沙星4种喹诺酮类医药品对发光菌的半数效应浓度(EC50)分别为:0.084×10~(-3)、0.137×10~(-3)、0.129×10~(-3)和0.151×10~(-3)mol·L-1。不同的评价方法对4种QNs的联合效应评价结果具有较好的一致性,多元混合体系呈现为不同程度的拮抗作用。结合分子结构特征和不同取代基相互作用,初步分析了联合毒性机理,进一步的毒性作用机制还需通过对生物生理生化反应等进行深入研究。本研究多种QNs混合体系呈现拮抗作用为主,揭示了此类医药品在环境中的联合使用可能导致药效降低以及微生物耐药性的产生和传播。     

南方某水库水体中抗生素生态与健康风险研究

环境中大量残留的抗生素将对生态环境和人体健康造成潜在危害。本研究采用风险商值法(RQ)评价了林肯霉素、红霉素(脱水)、罗红霉素、磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶、头孢呋辛、头孢氨苄、甲硝唑、阿莫西林和氯霉素10种抗生素对南方某水库水体产生的生态风险,并对10种抗生素进行了化学非致癌物风险评价。结果表明,7个采样点中共检出8种抗生素,残留量在1.2~130.0 ng·L~(-1)之间。红霉素(脱水)、林肯霉素、磺胺甲噁唑这3种抗生素在丰水期、枯水期的所有采样点均有检出,磺胺二甲嘧啶和头孢呋辛在枯水期的检出率也为100%,而氯霉素和阿莫西林在7个样点均未检出。风险评价结果表明,除个别样点外,该水库抗生素残留的整体风险不高。丰水期和枯水期A河水体中磺胺甲噁唑的生态风险商大于1,A河(丰水期和枯水期)、B河(丰水期)和库中3号样点(枯水期)的联合毒性风险商大于1,表明这3个样点的抗生素残留对生态环境存在较严重的威胁,其余采样点抗生素的联合毒性风险商处于0.1到1之间,需长期观测其抗生素的环境动态,以避免高风险危害的发生。该水库10种抗生素残留引起的非致癌物风险数量级在10~(-1)5到10~(-1)2之间,说明该水库中10种抗生素通过饮水途径引起的非致癌风险很低,远低于可接受风险水平,甚至远低于可忽略风险水平。     

3种新型污染物对发光菌的毒性作用研究

分析了3种常见的代表性新型污染物对发光菌的单一毒性和等毒性比例下的联合毒性,基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价混合体系联合毒性作用类型。三氯生、五氯酚、双酚A对发光菌的半数效应浓度(EC_(50))分别为:0.045、0.035、0.74 mg·L~(-1)。不同的评价方法对3种新型污染物的联合效应评价结果具有较好的一致性,多元混合体系呈现为不同程度的拮抗作用,结合分子结构特征和不同取代基的相互作用,初步分析了联合毒性机理,进一步毒性作用机制还需要通过对生物生理生化响应等进行深入研究。新型污染物混合体系对发光菌的联合作用呈现以拮抗作用为主,表明此类污染物环境残留可导致相关化学品功效降低,引发微生物耐药性的产生和传播的风险。     

三种药品联合毒性作用及其环境风险分析

测定了阿司匹林、盐酸环丙沙星和阿奇霉素3种常见活性医药成分(APIs)对发光菌的单一毒性以及混合体系的联合毒性,并应用毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数(MTI)等方法对混合体系联合作用类型进行分析.结果表明,阿司匹林显示较高的单一毒性,联合毒性中除阿司匹林-环丙沙星二元混合体系为部分相加作用外,其它体系联合毒性均呈现为不同程度的拮抗作用.同时应用简化环境模型计算了3种医药品的预测环境浓度(PEC)和预测无效应浓度(PNEC),将风险表征参数(PEC/PNEC)作为综合评价因子,获得3种医药品目前在大连开发区污水处理厂排水中的数值较低,以阿司匹林综合评价因子最高.     

有机磷酸酯对青海弧菌Q67毒性的构效关系

以淡水发光菌Q67为受试生物,结合微孔板高通量检测技术,测定了15种常见有机磷酸酯的毒性,同时选用极化率(P)、分子表面积(TSA)、正辛醇/水分配系数(logD)和芳香环个数(N Ar)等有机磷酸酯的7种分子结构描述符,采用偏最小二乘回归分析方法建立了15种有机磷酸酯对Q67发光菌毒性的定量结构活性相关(quantitative structure-activity relationships,QSAR)模型。结果表明,15种有机磷酸酯的EC50在1.13×10-5~3.27×10-3mol·L-1之间。在7个结构变量中,4个变量发挥主要作用。其中分子极化率(P)在有机磷酸酯类污染物对发光菌的急性毒性中发挥重要作用,推断发光菌中的荧光素酶及其辅酶是其主要作用位点;脂溶性(logD)越大的化合物越较易穿过细胞膜,进而使Q67发光菌的毒性效应增大;芳香环数(N Ar)越多,有机磷酸酯对发光菌的急性毒性越大;对分子结构类似的有机磷酸酯,其Q67发光菌的毒性效应随TSA值的增大而增强。利用所构建的构效关系模型,其稳定性(Q2CUM=0.544)和预测能力(Q2EXT=0.808,RMSE=0.195)较好,可用来预测有机磷酸酯对Q67发光菌的急性效应。     

典型抗生素二元混合物对明亮发光杆菌的急性联合毒性

以明亮发光杆菌作为受试生物,测定了不同类型抗生素的二元混合物对明亮发光杆菌的等比急性联合毒性.结果表明,4类抗生素对明亮发光杆菌二元等比急性联合毒性主要呈加和效应及拮抗效应.本研究可为水体中抗生素的联合生态风险评价和修复提供理论依据.     

磺胺氯哒嗪对大肠杆菌的生长、突变及接合转移效应的影响

抗生素的大量使用导致细菌的耐药性,直接威胁了人类的生命健康,加剧了抗生素的环境生态风险.为了研究抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的扩散与抗生素浓度之间的关系,本文以磺胺氯哒嗪(sulfachloropyridazine,SCP)为研究对象,测定了SCP对只有磺胺敏感大肠杆菌的单一菌液的生长和突变效应的影响,SCP对含有耐磺胺大肠杆菌和磺胺敏感大肠杆菌的混合菌液的生长、突变及RP4质粒和R388质粒的接合转移效应的影响.研究结果显示,单一菌液的突变促进效应浓度区间(RCS)和突变促进无效应浓度RC0-1皆小于混合菌液;4.0×10~(-5)—8.7×10~(-5)mol·L~(-1)浓度范围内SCP作用下,单一菌液的突变效应受抑制而混合菌液的突变效应相较于空白组显著促进(P0.05);1.9×10~(-5)—6.3×10~(-5)mol·L~(-1)浓度范围的SCP能够促进混合菌液的突变,对ARGs的筛选风险较大,且SCP在6.3×10~(-5)—1.5×10~(-4)mol·L~(-1)范围对RP4和R388质粒的接合转移效应有明显的抑制作用,说明在本实验浓度范围内SCP对接合子的促进风险较小.综上,单一菌液的效应不足以说明环境中磺胺类抗生素的突变风险,研究磺胺类抗生素对耐药基因传播的影响时应混合耐磺胺大肠杆菌和磺胺敏感大肠杆菌作为受试菌,实验证明环境中低浓度的SCP对抗性基因的产生的促进风险较大.     

5种取代酚化合物对淡水发光菌的联合毒性

以新型淡水发光菌——青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensissp.—Q67)为检验生物,以VeritasTM微孔板光度计为发光强度测试设备,分别测定了3,5-二羟基甲苯、2,3-二甲基苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚对淡水发光菌的发光抑制毒性及其混合物的联合毒性.结果表明,5种取代酚的剂量-效应关系都可用Weibull模型有效描述,从这些模型估算的半数效应浓度负对数值(-logEC50)分别为2.69、3.08、3.43、2.81和3.66,可知其对发光菌的毒性大小顺序为:2,4-二氯苯酚>对氯苯酚>2,3-二甲基苯酚>邻氯苯酚>3,5-二羟基甲苯.分别设计浓度等于各自之EC50和EC10的2个等效应浓度比混合物以及3个不同效应浓度比混合物进行联合毒性实验,结果发现,在所实验的浓度范围内各个混合物的剂量加和(DA)模型与独立作用(IA)模型具有相似的作用规律,其联合毒性既可用DA模型也可用IA模型进行预测.     

微生物固化曝气技术对养殖废水的深度处理

以微生物固化曝气技术为核心的污水处理系统为研究对象,研究养猪废水中的COD、N、P、总有机碳及抗生素(土霉素、四环素、金霉素、强力霉素、罗红霉素、阿奇霉素、氧氟沙星、恩诺沙星和环丙沙星)在不同处理单元的动态变化.结果表明,微生物固化曝气技术能有效去除常规污染物,除TP外,COD和NH+4-N的出水浓度均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001);该技术对抗生素的去除效果依抗生素的种类而变,对4种四环素类抗生素-的去除率高达85%以上;对大环内酯类中的阿奇霉素的去除率为62.8%;对大环内酯类中的罗红霉素和氟喹诺酮类抗生素则基本无效.微生物固化曝气技术能有效去除总有机碳、COD、NH+4-N和四环素类抗生素,对TP和其它抗生素类,需要进一步优化处理系统的运行条件,或改善固化微生物的组成,以提高这类污染物的处理效果.     

4种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性及安全性评价

为甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂合理使用提供科学依据,本研究采用试管药膜法测定了啶氧菌酯、吡唑醚菌酯、嘧菌酯和醚菌酯等4种药剂的原药及其制剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性,并进行了安全性评价。对比原药结果发现,啶氧菌酯原药和醚菌酯原药毒性很高,LR50依次是2.66×10-4及7.32×10-4mg a.i.·cm~(-2),均属于高风险;而吡唑醚菌酯原药及嘧菌酯原药毒性较低,LR50分别为3.01×10-3和3.47×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂。对比制剂结果发现,啶氧菌酯悬浮剂毒性最高,LR50为5.02×10-5mg a.i.·cm~(-2),为极高风险药剂;其次是吡唑醚菌酯悬浮剂及乳油,LR50分别为3.78×10-3和5.80×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂;最低的是嘧菌酯水分散粒剂、悬浮剂和醚菌酯水分散粒剂,LR50均大于4.0×10-2mg a.i.·cm~(-2),均为低风险药剂。部分甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对天敌赤眼蜂存在较高风险,特别是啶氧菌酯,应避免田间使用,或通过避开赤眼蜂释放期来减少对赤眼蜂的伤害。     

有机污染物对发光菌和鱼的毒性相关性研究

研究有机污染物对不同水生生物毒性的种间关系有助于探讨有机污染物对水生生物的毒性作用模式。本文应用1 470种有机化合物对发光菌的毒性数据和949种有机化合物对鱼的毒性数据,研究有机化合物对发光菌和鱼的种间毒性作用模式。结果表明,有机化合物对发光菌和鱼的毒性呈正相关,但种间相关性较差。通过计算毒性比率TR值表明多数类别有机化合物具有相似的种间毒性作用模式。基线和弱惰性化合物对发光菌和鱼的毒性均与辛醇水分配系数log Kow具有良好的线性关系,这说明基线和弱惰性化合物在发光菌和鱼体内的残余量CBR值均为一个常数。这些化合物对发光菌和鱼具有相似的毒性作用模式和生物吸收过程。另外,一些亲水性化合物的log TR值具有较大的种间差异,即对发光菌和鱼的毒性效应具有较大的种间差异,表明亲水性化合物对发光菌为反应型化合物,而对鱼为麻醉型化合物。有机化合物对发光菌和鱼的毒性种间相关性通过引入疏水性参数得到了一定的改善,这表明这些亲水性化合物毒性效应的种间差异有一部分归因于有机化合物在发光菌和鱼体内的生物富集不同,而不是由于与生物分子的反应性不同。这些亲水性化合物相对于鱼的腮和皮肤更容易通过发光菌的细胞膜,与生物分子发生化学反应,从而具有较高的毒性效应。Log Kow大于7的化合物对发光菌和鱼均具有较低的毒性,说明有机化合物在生物体内的富集能力对有机化合物剩余毒性的判别起着重要作用。     

超高效液相色谱串联质谱法同时测定城市污水处理厂污泥中12种抗生素

建立了一种固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法同时测定污泥中4类12种抗生素的方法.采用SAX串联Oasis HLB固相萃取柱净化富集污泥样品中的抗生素,选定p H 3、洗脱体积8 m L作为最佳前处理条件.采用超高效液相色谱-串联质谱检测抗生素样品,以0.3%的甲酸和乙腈作为流动相,经梯度洗脱进行分离,在多反应检测模式下进行测定.经测定,污泥样品中磺胺类抗生素、脱水红霉素和罗红霉素平均回收率为50%—80%,其余抗生素的平均回收率为82%—119%,12种抗生素在污泥中的定量限为0.001—0.008μg·kg~(-1)dw.并用该法对天津市某污水处理厂污泥样品进行检测,证明该方法可满足实际检测要求.     

抗生素对微生物的联合与低剂量毒性研究进展

目前抗生素已成为一类不可忽视的环境污染物,它在环境中呈"混合-持久-低剂量"的暴露特征。因此,研究抗生素毒性效应,特别是它的联合毒性以及低剂量下毒性兴奋效应,对抗生素污染物生态风险的评价极其重要。以抗生素联合毒性的研究进展为主线,重点概述了抗生素二元混合物的急性和慢性联合毒性研究,指出了抗生素混合物间存在相互作用,它们的联合毒性并非表现为简单的加和或独立效应,且抗生素急性-慢性联合表现出的毒性效应也存在差异;发现了不仅单一抗生素具有Hormesis效应,低剂量抗生素二元混合物也具有Hormesis作用。但目前低剂量抗生素二元混合物对微生物的毒性兴奋效应研究较少,其毒性兴奋效应的预测和评价还有待进一步完善,以期为环境中抗生素的联合生态研究和风险评价提供理论依据。     

部分除草剂与重金属混合物对发光菌的毒性

以5种不同类型除草剂和4种重金属为混合物组分,探索混合物毒性变化规律.应用微板毒性分析方法,测定了百草敌、磺草灵、西草净、除草定、环嗪酮、CdCl2·2.5H2O、Ni(NO3)2·6H2O、CoSO4·7H2O和ZnSO4·7H2O对淡水发光菌—青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.—Q67)的发光抑制毒性.应用非线性最小二乘拟合技术模拟实验剂量-效应数据.结果表明,5种除草剂与4种重金属化合物的剂量-效应曲线(DRC)均可用Weibull函数有效表征.为了全面考察各种不同浓度组成的混合物对Q67的毒性,设计了9个组分同时存在的3个等效应浓度比(EECR)混合物和10个均匀设计浓度比(UDCR)混合物.同样应用微板毒性分析方法测定了各个混合物对Q67的抑制毒性,并应用非线性最小二乘拟合技术模拟了其剂量-效应曲线.通过剂量加和(DA)与独立作用(IA)模型综合分析了各个混合物对发光菌的毒性变化规律.结果表明,不同类型除草剂与多种重金属的各种浓度组合的混合物毒性均可用DA模型进行预测和评估.     

南方某地区水体抗生素含量及风险评估

水环境中残留的抗生素对生态环境和人体健康存在潜在危害.近年来,国内外关于抗生素污染特征研究多集中于地表水和污水处理厂等水环境中,而同时针对水源水、出厂水等供水体系抗生素风险情况的研究相对较少.本文利用固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法调查了南方某地区氯霉素(CAP)、四环素(TC)、土霉素(OTC)、诺氟沙星(NOR)、脱水红霉素(ERY-H2O)、罗红霉素(ROX)、阿莫西林(AMOX)、青霉素G(PEN-G)和头孢拉定(CFD)等9种抗生素的含量水平,揭示该地区供水系统中抗生素的污染现状和分布特征.同时,本文分别采用风险商值法(RQ)和蒙特卡罗法评价了9种抗生素在水源水中的生态风险和在出厂水对人体健康风险.结果表明,该地区水源水脱水红霉素含量较高,浓度在200—600 ng·L-1间,出厂水中脱水红霉素含量水平比水源水低.而其余8种抗生素在水源水和出厂水中均含量较低.风险评价结果显示:所有被测抗生素风险RQ值均小于1,说明该地区水源水、出厂水抗生素风险危害处于较低水平.但不同水源水和出厂水最大风险指标均指向脱水红霉素,说明脱水红霉素是该地区主要的风险抗生素之一.     

珠江广州段水体抗生素的复合污染特征及其生态风险

抗生素被广泛用于人和动物的疾病治疗,使用后未完全吸收的抗生素随污水大量进入环境,其环境行为和生态效应引起了人们的广泛关注。珠江广州段流经珠三角经济发达区域,受到广州市生活污水及周边养殖废水污染。为了解珠江广州段抗生素污染状况,有必要系统监测其水体抗生素的污染水平,评价其生态风险,为珠江流域抗生素的管理和风险防控提供数据支撑。在2015年12月的枯水期和2016年4月的丰水期,对珠江广州段13个采样断面中41种抗生素化合物的含量水平和空间分布进行了研究,并对抗生素的生态风险进行了评价。枯水期检出18种抗生素化合物,含量范围为ND~642 ng?L~(-1),以脱水红霉素含量最高,其中有11种抗生素检出率达到100%;丰水期检出20种抗生素化合物,有9种抗生素检出率为100%,含量范围为ND~703 ng?L~(-1),以氧氟沙星含量最高。上游河段中抗生素化合物的质量浓度较低,城区人口密集区对应的水体中质量浓度较高,而石井河、猎德涌、沙河涌等市区河涌质量浓度最高。对其中13个检出的抗生素化合物进行生态风险评价,结果表明珠江广州段水体单个抗生素以脱水红霉素、罗红霉素和氧氟沙星生态风险较高,其中,脱水红霉素尤其显著。枯水期珠江广州段水体大多数监测断面脱水红霉素的风险商值大于1,其中,石井河口最高,达到6.23。总抗生素加和风险商值普遍较高,最高达到10.6,大部分断面总抗生素风险商属于高风险范围,需采取措施控制水体环境抗生素污染。     

深圳铁岗水库水体中抗生素污染特征分析及生态风险评价

近年来水体中不断被检出的抗生素逐渐成为研究者关注的焦点。许多国家的河流、湖泊、地下水中均检出了抗生素残留。目前国内外关于抗生素污染特征的研究主要集中在河流、河口湾和污水处理厂等水环境中,对于抗生素在饮用水源地水体中的污染状况研究极少。利用高效液相色谱-串联质谱技术（HPLC-MS/MS）检测分析了5类典型抗生素在深圳铁岗饮用水源地型水库中的污染特征。结果表明,9种目标抗生素中,有8种在铁岗水库水体中被检出,浓度范围为1.1～203 ng·L^-1,其中,林肯霉素检出浓度最高,红霉素次之,阿莫西林未检出;入库支流抗生素污染程度普遍高于铁岗水库,其中大官陂河中抗生素质量浓度最高（277.0 ng·L^-1）,九围河次之（196.4 ng·L^-1）;枯水期抗生素浓度高于丰水期。采用风险商值法初步评价的结果表明,枯水期时料坑水中红霉素、大官陂河中磺胺甲噁唑和林肯霉素,以及丰水期时九围河中林肯霉素的生态风险商（RQ）均大于1,对生态环境具有高风险;风险简单叠加模型计算结果显示,枯水期时料坑水、塘头河、大官陂河以及丰水期时九围河中抗生素的联合毒性风险商（RQsum）均大于1,对生态环境可能会产生较高的风险。     

乙草胺与Cu,Zn对发光菌和斑马鱼胚胎的联合毒性效应

研究了乙草胺与Cu,Zn（以毒性单位配比为1∶1,1∶4和4∶1以及1∶1∶1构成的二元或三元混合体系）对发光菌（photobacterium phosphoreum）和斑马鱼（B.rerio）胚胎的联合毒性,采用相加指数法（AI）对联合毒性效应进行评价.结果表明：同种物质混合毒性配比不同时,对生物的联合毒性作用不完全相同;不同的混合体系对发光菌和斑马鱼胚胎表现出不同的联合毒性效应,乙草胺与重金属对发光菌的联合毒性主要以拮抗为主,对斑马鱼胚胎的联合毒性则主要以协同为主,说明受试生物不同,其对化合物的敏感性不同.