长江三角洲地区典型废水中抗生素的初步分析

采用高效液相色谱-串联质谱方法,对城市生活污水、养猪场和甲鱼养殖场废水进行抗生素污染检测.污水处理厂污水中检出磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧嘧啶和磺胺甲恶唑3种磺胺类抗生素,浓度都低于5 μg·l-1.养猪场废水中检出磺胺甲恶唑、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺氯哒嗪5种磺胺类抗生素(＜5μg·l-1),四环素类的四环素、土霉素和强力霉素(30.05-100.75μg·l-1).甲鱼养殖场废水检出氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素3种氯霉素抗生素,浓度低于检测下限0.1μg·l-1.结果表明,在3种典型废水中,养猪场废水检出抗生素的种类最多,浓度也最高;磺胺类在3种废水中检出频率最高,尤其是磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲氧嘧啶.说明城市生活污水、畜禽养殖场废水和水产养殖废水都是水环境潜在的抗生素污染源.     

基于高通量分析的长江干流重庆段重点关注污染物筛选

应用高通量分析方法对长江干流重庆段11个断面水体中的潜在污染物进行了分析,共筛查到230种污染物。结合重庆市化学品生产使用统计结果,应用综合评分法对潜在污染物进行了评分和排序,筛选出33种流域重点关注污染物,包括农药、工业用品(邻苯二甲酸酯类、酚类雌激素、有机溶剂)及个人护理品(抗氧化剂、合成麝香、紫外吸收剂)等。结果表明,基于高通量分析方法和综合评分法可成功识别和筛选流域内重点关注污染物,为流域管理提供科学依据。     

渭河西安段磺胺类抗生素的分布特征及生态风险评价

采用HPLC-MS/MS对渭河西安段(咸阳至西安)表层水体中的磺胺类抗生素污染物进行检测分析,丰水期共检出包括磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲唑、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺吡啶、磺胺喹喔啉、磺胺氯哒嗪和磺胺增效剂甲氧苄啶8种药物残留,检出率50%—100%,检出浓度nd—178.44 ng·L~(-1);平水期检测到除磺胺氯哒嗪外7种,检出率25%—100%,检出浓度nd—114.46 ng·L~(-1).与国内其他河流相比,渭河西安段检出的磺胺类抗生素种类较多,浓度处于中等水平.磺胺类抗生素的浓度分布呈现:平水期,上游中游下游;丰水期,中游下游上游的特点;平水期和丰水期共同检出的磺胺类抗生素比较,平水期检出总浓度高于丰水期.源分析初步表明,生活污水、工业和医疗废水、禽畜和水产养殖是渭河西安段磺胺类抗生素浓度水平较高的主要原因.此外,渭河西安段表层水体中磺胺类抗生素浓度与COD、NH_3-N、TN、TP等其他同步水污染指标无明显相关关系.风险商值RQs分析表明除磺胺甲唑(RQs≥1)对相应物种存在高风险,其他抗生素的风险较低(RQs0.1).     

长江干流、嘉陵江和乌江重庆段邻苯二甲酸酯污染特征及生态风险评估

以重庆境内长江干流及其主要支流嘉陵江和乌江,作为研究对象,系统分析了沿江不同监测位点水体和沉积物中16种邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)的含量、组成和分布;同时开展了水体和沉积物中PAEs的生态风险评估。水体中共检出7种PAEs,总浓度范围为6.18～81.8μg·L-1,主要污染物为邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(butyl benzyl phthalate,BBP)和邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)。长江干流中游水体中PAEs的浓度明显高于上游和下游,在乌江汇入长江干流的监测位点水体中也检出了较高浓度的PAEs,主要原因可能与其受周围工业园区所排放废水的影响有关。沉积物中共检出8种PAEs,浓度范围为2.24～12.26μg·g-1,污染物以邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(bis(2-ethylhexyl) phthalate,DEHP)、BBP和DBP为主;沉积物中PAEs的沿江分布均未发现明显规律,其受工业废水排放的影响相对较小。生态风险评估结果表明,水体中DBP在大部分位点,以及邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)和DEHP在少数位点,均存在一定程度的潜在生态风险,而DMP、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、BBP和邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)的生态风险均处于可接受范围;沉积物中DEHP对生物体存在一定的潜在影响,而DBP的潜在风险相对较小。     

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。     

长江流域重庆段水体中全氟化合物的污染特征及风险评价

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)因其环境持久性、生物富集性、潜在毒性以及长距离迁移性等特性而引起了广泛的社会关注。长江流域重庆段是三峡库区的主要组成部分,同时也是重庆工农业生产和人民生活用水的主要来源,其水质情况直接影响着周边及其下游沿线居民的生产生活和健康水平。为了解长江流域重庆段内全氟化合物的污染分布特征与风险水平,采用固相萃取分离富集与液相色谱-串联质谱联用相结合的方法,分析了重庆境内长江干流及其主要2条支流(嘉陵江和乌江)地表水中16种PFCs的质量浓度,并运用风险商法以及健康风险值计算模型对该研究区域进行了风险评估。结果表明,长江流域重庆段普遍检出PFCs,地表水中PFCs总质量浓度范围为1.54—61.94 ng·L~(-1)。PFCs的空间分布总体上呈现沿水流方向降低的趋势,并且干流的检出质量浓度高于支流,在干流入境断面和乌江入境断面分别出现最高值和最低值。来源分析显示,研究区域PFCs主要来源于工业废水排放。风险评估结果表明,该流域地表水中PFCs尚未达到对生态环境和人体健康具有风险的水平。该研究通过对长江重庆段地表水中PFCs的研究,为该地区PFCs污染现状提供基础资料,也能够为该地区水质改善、水环境保护及制定相关管控措施提供重要的科学依据。     

养殖场废水中磺胺类和四环素抗生素及其抗性基因的定量检测

抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）污染已经引起人们的广泛关注。选取上海市某地养殖场作为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法和实时荧光定量PCR法,对养殖场污水及附近农田灌溉渠河水中5种四环素及磺胺类抗生素,8种对应的ARGs的含量、特征及相关性进行了研究。研究结果显示,在采集的水样中均含有待检测的5种抗生素,养殖污水中抗生素含量高于农田灌溉河水,各样本中四环素类抗生素含量均略高于磺胺类抗生素,2种四环素抗生素总量为294.0~376.1μg﹒L-1,3种磺胺类抗生素总量为197.7~323.0μg﹒L-1。养殖场污水样本中8种ARGs均有检出,磺胺类抗性基因中sul（A）含量最高,绝对拷贝数为108.4108~1010.3728;四环素类抗性基因中tet（W）含量最高,绝对拷贝数为106.18805~107.8874。农田灌溉渠河水中除tet B（P）外,其它7种ARGs均有检出。样本中ARGs相对表达量总体呈现磺胺类ARGs高于四环素类ARGs的特点。抗生素浓度与ARGs相对表达量的Pearson相关性分析显示,样本中sul（Ⅲ）与磺胺类抗生素浓度存在较明显的正相关性,但其它几种ARGs与抗生素则未见或存在一定负相关性。表明除抗生素外,ARGs在水环境中的丰度可能与ARGs种类及其它环境因子有关。该研究将有助于认识上海地区养殖场废水中抗生素和ARGs污染状况,为进一步开展黄浦江水域抗生素尤其是ARGs的污染研究提供数据基础。     

广州市某A2/O工艺城镇污水处理厂出水对大型溞的生殖毒性作用

城镇污水处理厂废水中存在大量生物毒性物质,但该废水对动物的生殖能力影响研究还十分缺乏。利用大型溞暴露实验,检测广州市某采用A~2/O工艺的城镇污水处理厂出水的急性毒性和生殖毒性。48 h急性毒性实验表明,所有水样均未表现出急性毒性效应。慢性生殖毒性(14 d)测试结果表明:(1)从进水到缺氧池出水均能显著提高第一胎产溞数量;(2)进水和沉砂池出水显著增加受试期总产溞数量;(3)从厌氧池到出水工艺段受试溞的第一胎产溞时间均推后;(4)好氧池出水的毒性显著降低,但仍然对大型溞具有生殖毒性。研究表明,好氧池(A~2/O)工艺能够显著去除具有大型溞生殖毒性的物质,但污水处理厂废水的生殖毒性仍需要引起关注。     

畜禽养殖场排放物病原微生物危险性调查

以粪大肠菌群和沙门菌为指标,采集江苏省内10家不同养殖类型畜禽养殖场的排放物及其周边水、土样共37个进行观察与计数,同时分析排放污水中大肠杆菌的耐药性以及禽畜排泄物对土壤和水体耐药细菌数的影响.结果表明:调查的10家养殖场中有9家粪便未经无害化处理直接排放到水体或施于农田,且排放物的粪大肠菌群数全部严重超标,沙门菌检出率达19%,施新鲜粪肥的土壤中粪大肠菌群数(MPN,最大可能数)在105 g-1以上,水体中分离出的大肠杆菌表现出多重耐药性,抗生素抗性细菌总数也远高于未施新鲜粪肥的土壤及水体.     

抗生素抗性基因在养殖废水中的分布与去除

畜禽养殖场作为抗生素抗性基因的一个热点区,其产生的废水中存在大量的抗生素抗性基因,直接排放将会污染接受的水体.本研究以微生物固化曝气技术为核心,构建了一个包含沉淀池、一级处理池、二级处理池和氧化塘的养殖废水处理系统.采用高通量荧光定量PCR技术,探究各种抗性基因在进水、各处理池和出水中的种类、多样性和丰度的变化以及可能的影响因素.研究发现:(1)微生物固化曝气技术能有效降低养殖废水中抗性基因的种类和多样性;(2)该技术也能有效去除养殖废水中抗性基因的绝对丰度,去除率高达93.6%;(3)养殖废水出水中抗性基因绝对丰度仍高于自然水体,其直接排放仍有抗性基因污染风险;(4)畜禽养殖废水中TN和土霉素的含量与许多抗生素抗性基因总丰度存在正相关性.通过对TN和土霉素的去除或者控制使用,可以有效降低养殖废水中的抗性基因.     

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.     

Distribution of antibiotic resistance genes and their association with bacteria and viruses in decentralized sewage treatment facilities

• Distribution of ARGs in decentralized sewage facilities were investigated. • Bacitracin-ARGs were most predominant ARGs in rural wastewater. • ARGs were identified in bacterial and viral community. • ARGs of rpoB, drfE, gyrA and parC were both correlated with bacteria and phages. • More attention should be paid to the risk of spreading ARG by phages. The distribution of antibiotic resistance genes (ARGs) has been intensively studied in large-scale wastewater treatment plants and livestock sources. However, small-scale decentralized sewage treatment facilities must also be explored due to their possible direct exposure to residents. In this study, six wastewater treatment facilities in developed rural areas in eastern China were investigated to understand their risks of spreading ARGs. Using metagenomics and network analysis tools, ARGs and bacterial and viral communities were identified in the influent (INF) and effluent (EFF) samples. The dominant ARGs belonged to the bacitracin class, which are different from most of municipal wastewater treatment plants (WWTPs). The dominant hosts of ARGs are Acidovorax in bacterial communities and Prymnesiovirus in viral communities. Furthermore, a positive relationship was found between ARGs and phages. The ARGs significantly correlated with phages were all hosted by specific genera of bacteria, indicating that phages had contributed to the ARG’s proliferation in sewage treatment facilities. Paying significant concern on the possible enhanced risks caused by bacteria, viruses and their related ARGs in decentralized sewage treatment facilities is necessary.     

城镇污水处理厂进出水对日本青鱂早期阶段亚慢性毒性效应

采用日本青鳉胚胎及幼鱼暴露评估污水处理厂进出水的综合毒性效应。水样采自广州市3个污水处理厂的进水口和出水口。96 h青鳉幼鱼急性毒性试验表明:6个水样均没有对青鳉幼鱼产生急性毒性效应。14 d胚胎暴露试验结果:3个污水处理厂的进水及1号和3号污水处理厂的出水均引起胚胎死亡,胚胎孵化率均低于70%且均与对照组产生了显著性差异(p0.05)。3个厂的进水和1号、2号厂出水的鱼苗畸形率与对照组也有显著差异(p0.05),其中3号厂进水鱼苗畸形率高达(33.73±8.94)%。而6个水样的胚胎孵化时间均与对照组无显著差异(p0.05),均在9 d左右。7 d鱼苗暴露试验结果:1、2、3号3个水厂进水的鱼苗死亡率分别是(30.16±2.75)%,(24.07±1.60)%,(37.90±4.77)%,与对照组产生明显差异(p0.05)。出水对鱼苗的致死效应明显低于进水,但出水对鱼苗的致死效应相对于对照组仍有显著差异(p0.05)。     

长江中下游环境激素效应的污染特征及生态风险

生活污水和养殖废水排放导致受纳水环境中激素类物质的污染,对水生生物产生不利影响。分别利用嵌入雌激素受体和雄激素受体的基因重组酵母菌测定了长江中下游流域不同时期水体和沉积物中4种环境激素效应,即雌激素效应、抗雌激素效应、雄激素效应和抗雄激素效应。结果表明,雌激素效应污染最为普遍,在地表水和沉积物中检出率均超过50%,水体和沉积物的最高浓度分别为2.05 ng·L~(-1)雌二醇当量(EEQ)和0.43 ng EEQ·g~(-1)。其他3种激素效应在水体和沉积物介质中的检出率均低于雌激素效应,按总体检出率来看:抗雄激素效应雄激素效应抗雌激素效应,3种激素效应在水体中最大检出浓度分别为144μg·L~(-1)氟他胺当量(FEQ)、37.9 ng·L~(-1)二氢睾酮当量(DEQ)和103μg·L~(-1)他莫西芬当量(TEQ),在沉积物中分别为53.6μg FEQ·g~(-1)、12.0 ng DEQ·g-1和51.5μg TEQ·g~(-1)。环境激素效应的浓度分布在水体中均呈现季节性的差异,雌激素效应的区域性高值位于武汉段、鄱阳湖口和芜湖-南京段,其他3种激素效应没有明显的高污染区域。环境激素效应与当地人口数量、有机质、氨氮等呈现一定相关性,表明环境激素效应与人类活动排放密切相关。雌激素效应仅在鄱阳湖口点位具有高风险,其他区域为中等风险,雄激素效应无高风险区域。研究结果有助于认识长江中下游区域的环境激素效应污染态势,为相关污染控制提供基础数据。     

长江重庆段溶解性有机物的荧光特性分析

利用三维荧光光谱(EEMs),并结合平行因子分析(PARAFAC)及主成分分析(PCA),研究了长江重庆段溶解有机物(DOM)的荧光组分特征及其污染来源,并探讨了荧光强度同溶解性有机碳(DOC)及溶解氧(DO)的相关性.结果表明,PARAFAC模型识别出长江重庆段DOM由2类6个荧光组分组成,即类腐殖质荧光组分C1(350/422 nm)、C4(245,305/395 nm)、C5(260,340/420 nm)、C6(260/480 nm)及类蛋白荧光组分C2(275/300 nm)、C3(227,278/329 nm).在DOM来源组成中,陆源的类腐殖质含量占62.56%,类蛋白物质含量占31.31%.类腐殖质组分的荧光强度同DOC的含量存在明显的线性正相关(r=0.73),类蛋白组分的荧光强度同DO的含量呈明显的线性负相关(r=0.80).EEMs-PARAFAC不仅可以表征长江重庆段DOM的光谱特征,示踪长江重庆段的有机污染程度,还可以为三峡库区水体保护提供依据.     

氯化消毒过程对抗生素的降解行为及其毒性效应的影响研究进展

抗生素的大量使用导致其通过各种途径进入到污水处理厂、地表水甚至饮用水源水中.在污水处理厂二级出水排放之前以及自来水的生产和供应过程中,都必须进行氯化消毒处理以杀灭病原微生物.在此过程中,抗生素一方面可能被氯化降解,另一方面也可能转化成毒性更高的降解产物.因此,了解抗生素在氯化消毒过程中的降解行为对于明确其生态和健康风险至关重要.本文在大量文献资料调研的基础上,综述了不同种类抗生素的氯化降解行为及其影响因素,分析了抗生素氯化降解前后的毒性效应,提出了今后研究的方向.     

长江三角洲地区城市污泥的综合生物毒性研究

运用发光细菌法对我国长江三角洲地区16个城市中54个污泥样品的综合急性生物毒性进行了测定，并以毒性较为稳定的HgCl2作为参比毒物，以发光细菌抑光率、相当标准毒物HgCl2质量浓度及百分数等级比较法毒性划分标准评价城市污泥的毒性。结果表明，供试的不需稀释测定毒性的城市污泥中，有13个是剧毒的，占样品总数30．95％；需稀释测定毒性的城市污泥中，毒性等级为Ⅰ级的8个，占样品总数66．67％。长江三角洲地区城市污泥大部分有较高的综合急性生物毒性，这与含多种高量的有毒重金属有关。城市污泥对发光细菌毒性的大小与城市污泥来源、污水处理工艺及污泥类型等因素有关。上海地区的污泥毒性大于江苏和浙江地区；42个毒性较小的污泥中，大部分氧化沟处理的城市污泥的毒性要大于A^2／O（厌氧-缺氧／好氧）处理的，12个毒性较大的污泥中处理工艺多为活性污泥处理与A^2／O处理；大部分以生活污水和混流污水为主的城市污泥毒性要高于以工业污水为主的城市污泥。     

Low efficiency of sewage treatment plants due to unskilled operations in India

Centralized sewage treatment plants may not be a sustainable solution for a developing country such as India. Therefore, we conducted for the first time an integrated assessment of the different technologies currently used for sewage treatment in the state of West Bengal, India. Five decentralized sewage treatment plants and one centralized sewage treatment plant located in different parts of Kolkata were evaluated. We compared influent and effluent water quality, energy consumed, capital and operating costs, and treated wastewater reuse potential. F test was used to validate results on the effect of working days and holidays and seasons on treated water quality. Wastewater management strategy was assessed by performance indicators. Our results show that treatment efficiency was lowest in anaerobic plants not because of faulty technology but due to unskilled operation. Therefore, performance improvement of plants is expected if factors such as monitoring, training of staff, regular and scrupulous desludging, reuse aspects, and rational water tariff are implemented earnestly.