中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展

四环素类抗生素由于其广谱性和价格低廉被广泛应用于畜禽养殖及水产养殖业,但这些抗生素却不能完全被机体吸收,而大部分以原形或代谢物形式经粪便排出体外,并随着粪肥农用最终在土壤中吸附累积,造成污染,进而危害农业土壤生态安全。农业土壤四环素抗生素污染已成为当前农业环境污染及生态安全研究的热点之一,为更确切全面地评估四环素抗生素对中国农业土壤的污染和危害,文章对该物质在农业土壤中的污染现状和来源分析进行综述,旨在为中国农业土壤抗生素污染防治和环境风险评价提供科学依据。据文献报道,中国农业土壤普遍检出四环素类抗生素,其中土霉素、金霉素和四环素的质量分数分别为0~8 400、0~5 520和0~2 450μg·kg~(-1);部分样点土壤中四环素类抗生素的含量超出了兽药国际协调委员会(VICH)筹划指导委员会提出的土壤抗生素生态毒害效应的触发值(100μg·kg~(-1)),具有一定生态风险。研究表明,相对四环素,土壤残留的土霉素和金霉素生态风险较高。此外,文献调研指出,中国农业土壤四环素类抗生素主要来源于畜禽粪肥的施用。一般情况下,粪肥施用量越大,施用时间越长,土壤残留四环素类抗生素的含量就越高。通过对近10年中国农业土壤四环素类抗生素污染现状研究进展的综述,以及对中国农业土壤四环素类抗生素污染特征和主要来源的剖析,提出今后应进一步重视对区域尺度上农业土壤抗生素输入量的调查和污染源的解析;并将"土壤-作物-周围水体"作为一个整体,开展抗生素迁移转化和生态环境风险评估的相关研究。     

我国环境中全氟辛酸(PFOA)的预测无效应浓度推导

利用欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD)中计算预测无效应浓度(PNEC)的方法,筛选出我国环境介质(水体、土壤和沉积物)中各生物物种的毒性数据,得到水体、土壤和沉积物中的PNEC分别为0.57 mg.L-1、0.19 mg.kg-1ww和2.06 mg.kg-1ww,该值可为我国PFOA的环境风险评价提供科学基础.     

两种四环素类兽药抗生素对白菜种子发芽与根伸长抑制的毒性效应

采用土培和水培相结合的方法,在预试验研究的基础上,研究砖红壤中不同质量分数金霉素（0～4 000 mg·kg-1）、土霉素（0～25 000 mg·kg-1）和水溶液中不同质量浓度金霉素（0～150 mg·L-1）和土霉素（0～150 mg·L-1）污染对白菜（Brassica pekimensis）种子发芽的抑制与毒性效应。结果表明：（1）当土壤中添加外源土霉素时,白菜种子发芽率总体呈下降趋势。而当添加金霉素时,白菜种子发芽率在85%附近波动,与对照相比,并无显著差异（P〉0.05）。而在水培条件下,金霉素对白菜发芽的抑制作用大于土霉素,但并未达显著差异水平（P〉0.05）。（2）白菜根伸长量随着土壤、水溶液中土霉素和金霉素质量分数或质量浓度的增加而缩短,生长均受到抑制。且与两种抗生素的质量分数或质量浓度均表现为极显著的相关性（P〈0.01）。（3）同一质量分数或质量浓度水平下,发芽率、根伸长、芽伸长对金霉素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为根伸长〉芽伸长〉发芽率。根伸长抑制率可作为诊断土霉素、金霉素对土壤毒性的敏感指标,反映土壤被四环素类抗生素污染的状况。（4）金霉素和土霉素在水培条件下对白菜的IC50值分别为20.32和287.52 mg·L-1。而在土壤中,白菜对金霉素和土霉素的IC50值分别为851.08和14 045.75 mg·kg-1。说明在土霉素对白菜的毒性作用小于金霉素,并且2种抗生素在土壤中对白菜根伸长的抑制效应明显低于水溶液中的抑制效应,这与土壤对抗生素污染有重要的缓冲作用有关。     

淡水环境中短链氯化石蜡的预测无效应浓度及生态风险评估

短链氯化石蜡(short-chain chlorinated paraffins, SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》增列的一类持久性有机污染物。搜集筛选出SCCPs对8种淡水生物的慢性毒性数据,构建了物种敏感度分布曲线(SSD),推导出SCCPs的淡水预测无效应浓度(PNECwater)为0.425μg·L~(-1),淡水沉积物预测无效应浓度(PNECsed)为992.5μg·kg-1。搜集了国内外部分淡水河流水体及沉积物中SCCPs环境暴露数据,运用商值法,评估SCCPs的生态风险。结果表明,长江中游和白洋淀水体风险商范围为2.6～154.4和3.7～132.5,处于高风险;国外河流SCCPs污染水平较低,北美地区与日本淡水河流SCCPs风险商小于1,处于低风险。长江中游沉积物的SCCPs的风险商高达400.6,呈现显著风险,欧洲工业区域淡水沉积物中SCCPs存在潜在风险。本研究为SCCPs水质标准制定与环境风险管理提供参考依据。     

浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四环素类抗生素残留

为了解畜禽粪便中抗生素残留和长期施用含抗生素畜禽粪肥的农田土壤中抗生素残留情况,采样分析了浙北地区畜禽粪便样和施用畜禽粪肥的农田土壤中3种四环素类抗生素(土霉素、四环素和金霉素)残留状况,并与未施畜禽粪肥农田进行比较.结果表明,畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素残留量分别在检测限以下至16.75、29.60和11.63mg·kg-1之间,总平均值分别为1.57、3.10和1.80mg·kg-1.猪粪、鸡粪、牛粪中抗生素残留量依次降低.抗生素高残留的畜禽粪主要采自规模化养殖场,家庭散养畜禽的粪便中抗生素含量较低.施用畜禽粪肥的农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93%、88%和93%,残留量分别在检测限以下至5.172、0.553和0.588mg·kg-1之间.施用畜禽粪肥农田表层土壤土霉素、四环素和金霉素的平均残留量分别为未施畜禽粪肥农田的38倍、13倍和12倍,说明畜禽粪肥是农田土壤抗生素的重要来源.亚表层与表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量比值分别在0.01～2.13、0.02～1.91和0.02～1.36之间,平均分别为0.64、0.65和0.56.相关分析表明,农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量与土壤黏粒含量呈正相关;土壤质地越轻(黏粒越少),抗生素越易下移并积累在亚表层.     

基于不同毒性终点的双酚A(BPA)预测无效应浓度(PNEC)研究

双酚A(BPA)已被证实是一种类雌激素类物质。本研究根据BPA对水生生物毒性效应的特点,按照不同的毒性终点将BPA的毒性数据进行归类,采用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution,SSD)推导了BPA对水生生物的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)。结果表明:以雌激素效应为暴露终点的急、慢性PNEC分别为25.11μg·L-1、1.075μg·L-1;而以所有数据的急、慢性毒性效应为暴露终点推导的PNEC值分别为355.7μg·L-1、7.549μg·L-1。BPA对水生生物的雌激素效应更为敏感,建议在推导BPA这类内分泌干扰物的PNEC值时,应依据其毒性终点分别推导,从而得到更加合理的基准值。研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订提供数据支持。     

中国胡焕庸线下方四区域沉积物和土壤中抗生素污染特征及生态风险评价

抗生素大量滥用已逐渐引起全球性生态问题,研究沉积物和土壤抗生素的污染分布及生态风险,对理解抗生素在复杂环境介质中的迁移转化及其风险管理和控制具有重要的理论意义。基于全面的文献研究,筛选出4大类共13种抗生素作为研究对象,整合从文献中提取的中国胡焕庸线下方四区域中沉积物和土壤中抗生素的监测数据成果,分析其污染水平、空间分布特征,采用主成分分析法(PCA)进行源解析,并评价了其生态风险。研究结果表明,研究区域内沉积物和土壤中抗生素的平均含量分别为1.28 mg·kg~(-1)和1.48 mg·kg~(-1),均高于土壤中抗生素生态毒害效应的阈值。沉积物和土壤中抗生素的分布具有明显的地域特征,污染水平最高的区域分别为华北和华东地区,四环素类抗生素是两种环境介质中污染量最高的抗生素。PCA解析结果表明沉积物和土壤中的抗生素水平分别受3种来源的共同影响,其中,生活污水及制药废水排放对沉积物中抗生素影响最大,相对贡献率为60.01%,土壤抗生素来自污水灌溉、污泥及畜禽粪肥施用等活动,累积贡献率为77.9%。风险评价结果表明研究区域内大部分抗生素的生态风险处于低风险水平,四环素类抗生素在各区域都具有相对较高的风险水平。沉积物中土霉素的风险熵值最高,土壤中金霉素和氧氟沙星处于高/中等风险水平。除华北区域外,其余区域沉积物中抗生素的联合生态风险均低于土壤。     

配套养殖体系中部分抗生素的污染特征

采用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱技术分析配套养殖体系粪便、水体和沉积物中4种磺胺类(SAs)、2种四环素类(TCs)、2种大环内酯(MLs)和2种喹诺酮类(QLs)抗生素的含量和分布特征.研究结果显示,在水体中共检出8种抗生素,浓度在ND—382 ng·L-1,2种四环素类抗生素未被检出,且水体中抗生素的浓度呈现旱季高于雨季;沉积物中共检出7种抗生素,其浓度分别在ND—3400μg·kg-1范围内,磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲噁唑(SMX)和罗红霉素(RTM)未被检出;在猪粪和鸭粪中均检出甲氧苄啶(TMP)、诺氟沙星(NFX)、脱水红霉素(ETM-H2O)和罗红霉素(RTM),同时猪粪中还检出2种四环素类,鸭粪中检出磺胺二甲嘧啶(SMZ)和环丙沙星(CFX),其中鸭粪中甲氧苄啶的最高浓度达到6.11 mg·kg-1.研究结果表明,不同介质中抗生素的含量存在一定差异,其中磺胺类抗生素在水体中浓度最高,喹诺酮类和四环素类在沉积物中的浓度最高;粪便中抗生素的种类与施药的种类密切相关,并且可能会加剧抗生素对水体环境的污染.     

基于我国物种毒性数据的多溴联苯醚预测无效应浓度分析

采用多溴联苯醚(PBDEs)对我国广泛分布生物物种的生态毒性数据,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件,对不同环境介质中PBDEs预测无效应浓度(PNEC)进行了推导。结果表明:我国淡水环境PBDEs(四溴、五溴、八溴)的PNEC水分别为50μg·L~(-1)、0.53μg·L~(-1)、0.017μg·L~(-1)。沉积物环境PBDEs(四溴、五溴、八溴和十溴)的PNEC沉积物分别为823.35 mg·kg~(-1)wt、1.55 mg·kg~(-1)dw、12.72 mg·kg~(-1)dw、38.41 mg·kg~(-1)dw。土壤环境PBDEs(四溴、五溴、八溴和十溴)的PNEC土壤分别为668.3mg·kg~(-1)wt、0.38 mg·kg~(-1)dw、147 mg·kg~(-1)dw、98 mg·kg~(-1)dw。次生毒性PBDEs(五溴、八溴和十溴)的PNEC经口分别为0.3~0.7 mg·kg~(-1)、0.56 mg·kg~(-1)、2 500 mg·kg~(-1)。该数值期为我国PBDEs的环境风险评价提供科学基础。     

福建省山美水库入库河道沉积物磷释放风险

通过沉积物磷赋存形态,沉积物-水界面磷吸附平衡浓度(EPC0)值与上覆水体可溶性活性磷(SRP)的大小关系,沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)、以及其衍生出的磷释放风险指数(ERI)探讨了福建省山美水库入库河道沉积物磷的潜在释放风险.结果表明,入库河道沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、非磷灰石磷(NAIP)及磷灰石磷(AP)的平均含量分别为837.12、665.94、167.19、497.63 mg·kg-1以及166.21 mg·kg-1,各形态磷占TP的比例分别为79.6%、20.0%、59.4%以及19.8%,其沉积物TP含量高于东昌湖,低于百花湖、海河及滇池.入库河道沉积物磷的主要赋存形态为NAIP,为沉积物较易释放且可被生物利用的磷;入库河道沉积物EPC0平均值为0.125 mg·L-1,显著高于上覆水体SRP(0.026 mg·L-1);入库河道沉积物PSI的平均含量为58.01(mg P/100g)·(μmol·L-1)-1,DPS的平均值为14.79%,其衍生指数(ERI)平均值为33,处于沉积物磷高释放风险的范畴.综上可见,山美水库入库河道沉积物磷存在潜在的高释放风险.