Activated carbon adsorption of quinolone antibiotics in water: Performance, mechanism, and modeling

The extensive use of antibiotics has led to their presence in the aquatic environment, and introduces potential impacts on human and ecological health. The capability of powdered activated carbon(PAC) to remove six frequently used quinolone(QN) antibiotics during water treatment was evaluated to improve drinking water safety. The kinetics of QN adsorption by PAC was best described by a pseudo second-order equation, and the adsorption capacity was well described by the Freundlich isotherm equation. Isotherms measured at different p H showed that hydrophobic interaction, electrostatic interaction,and π–π dispersion force were the main mechanisms for adsorption of QNs by PAC. A p H-dependent isotherm model based on the Freundlich equation was developed to predict the adsorption capacity of QNs by PAC at different p H values. This model had excellent prediction capabilities under different laboratory scenarios. Small relative standard derivations(RSDs), i.e., 0.59%–0.92% for ciprofloxacin and 0.09%–3.89% for enrofloxacin,were observed for equilibrium concentrations above the 0.3 mg/L level. The RSDs increased to 11.9% for ciprofloxacin and 32.1% for enrofloxacin at μg/L equilibrium levels, which is still acceptable. This model could be applied to predict the adsorption of other chemicals having different ionized forms.     

广东镇海湾红树植物器官中氟喹诺酮类（FQs）抗生素吸收及转运特征研究

红树林高位养殖中抗生素氟喹诺酮类(FQs)有较多残留,但目前关于红树植物对抗生素的吸收及器官转运特征鲜有研究.本研究采用高效液相色谱-质谱联用法定量分析了广东镇海湾的两种优势红树植物桐花(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)根、枝、叶中4种FQs—氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)的含量,用植物器官转移因子(PF)的方法评价了4种FQs在植物体内的转移能力,探讨了植物含脂率(LR)对器官中FQs残留的影响.结果表明:两种红树植物器官中均有4种FQs检出;OFL、NOR、ENR的含量在桐花树中为:枝(6.36~12.23μg·kg~(-1))叶(4.05~10.92μg·kg~(-1))和根(5.01~10.47μg·kg~(-1)),秋茄中为:根(6.27~24.70μg·kg~(-1))叶(5.74~10.98μg·kg~(-1))枝(3.63~7.00μg·kg~(-1)),CIP不符合此规律.4种FQs的根向枝/叶转移因子PFTL/R皆为PFTL/R(桐花树)PFTL/R(秋茄)1,说明桐花树、秋茄根部的FQs均可向地上部分大量转移,且桐花树根部向地上部分转运FQs的能力比秋茄强;桐花树对FQs有吸收及转运作用,秋茄的根则对FQs的吸收作用较强.LR的高低不是4种FQs吸收和转运的关键影响因子.     

β-内酰胺类抗生素前处理技术及其残留的研究进展

β-内酰胺类是指在结构中有β-内酰胺环的一大类抗生素,在人类和动物疾病的治疗和预防上有着广泛的应用。抗生素的长期滥用造成药物在各种环境和动物源性食品中的残留,严重威胁环境生态和人体健康,因此各种样品中β-内酰胺类抗生素的分析检测方法成为当下研究热点。介绍了在测定β-内酰胺类抗生素残留时常用的前处理方法,包括液液微萃取技术、固相萃取技术和基质固相分散技术,同时研究了多种样品中β-内酰胺类抗生素残留的研究现状。     

辽河流域地表水中典型抗生素污染特征及生态风险评估

利用固相萃取和高效液相色谱-质谱相串联法检测分析辽河流域地表水中5类典型抗生素的污染特征并评估其生态风险.结果表明,辽河流域地表水中抗生素平均浓度大环内酯类最高201.88 ng·L~(-1);其次是喹诺酮类124.27 ng·L~(-1),甲氧苄氨嘧啶113.40 ng·L~(-1),磺胺类93.93 ng·L~(-1),四环素类最低仅为24.37 ng·L~(-1);大辽河水系抗生素污染水平要高于辽河水系;来源解析结果显示人用抗生素所占比例最高为49.1%.抗生素甲氧苄胺嘧啶和脱水红霉素生态风险较高,新民市、沈阳市和鞍山市为流域内抗生素的高风险区域,风险评估结果表明辽河流域地表水已存在一定的生态风险,应引起足够的重视并控制其危害.     

贵阳市污水处理厂中典型抗生素的污染水平及生态风险

为了解贵阳市污水处理厂对进水中典型抗生素的去除情况及污水处理厂出水对受纳水体中水生生物的影响,对贵阳市两座污水处理厂进出水及受纳水体中9种典型抗生素进行调查.结果表明,污水处理厂进出水中抗生素均有不同程度检出,进出水中抗生素的浓度范围在ND～835. 60 ng·L~(-1)和ND～286. 60 ng·L~(-1)之间,其中氧氟沙星(OFX)浓度最高,进水分别为835. 60 ng·L~(-1)和539. 00 ng·L~(-1),出水分别为11. 74 ng·L~(-1)和286. 60 ng·L~(-1).污水处理厂对抗生素的去除率为-42. 29%～100%,其中四环素(TC)被完全去除.进出水中抗生素的浓度与国内外其它地区污水处理厂相比处于较低水平.通过对受纳水体中抗生素的检测分析发现,受纳水体中OFX的浓度最高,污水处理厂出水是受纳水体中抗生素的来源之一.通过生态风险评估也发现OFX对受纳水体中水生生物存在高风险(RQ 1).     

基于固相萃取及高效液相色谱-荧光检测分析的污泥中氟喹诺酮类抗生素研究方法的开发

氟喹诺酮类抗生素(FQs)作为常见的药品和个人护理用品(PPCPs)在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病菌的耐药性,限制了污泥的后续资源化利用.为得到适用于污泥中FQs的分析方法,进一步把握FQs在污水及污泥处理过程中的固/液分配及降解规律,研究中选择4种代表性FQs:氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和洛美沙星(LOM)为研究对象,并通过所设计的正交试验,考察了固相萃取材料、萃取体系p H、洗脱剂对FQs的固相萃取效率的影响,在此基础上进一步优化了固相样品中FQs的提取方法,最终建立了细胞破碎,碱式提取(三乙胺/甲醇/水以5/25/75混合),固相萃取富集(SPE),磷酸-三乙胺溶液为缓冲盐流动相,甲醇为有机流动相,梯度荧光扫描的高效液相色谱-荧光(HPLCFLD)检测方法.液态样品中4种FQs的加标回收率采用新方法后可达到82%~103%;固态样品中4种FQs的加标回收率也可达到71%~101%.同时,为进一步确认不同运行条件对污泥吸附FQs能力的影响,针对好氧、缺氧和厌氧污泥分别进行了吸附试验研究,发现处于不同活性状态的污泥(厌氧、缺氧和好氧污泥)对FQs的吸附能力呈现出递减的趋势,但对FQs的吸附率都达到90%以上.该结论也证实了实际污水处理厂所去除的50%的FQs主要是通过污泥吸附这一途径实现的.     

兽用抗生素胁迫对空心菜的影响研究

考察了土霉素(OTC)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和环丙沙星(CIP)3种兽用抗生素对空心菜(pomoeaaquatica Forsk根系活力、叶片叶绿素含量和抗氧化酶活性等生理特性的影响,并分析了抗生素在空心菜体内的累积情况.试验结果表明,较低浓度抗生素(＜1.0 μg·L-1)对空心菜的生长具有刺激效应;较高浓度抗生素(＞50 μg·L-1)对空心菜的生长则具有抑制作用.当抗生素浓度大于1.0 μg·L-1时,空心菜的根系活力受到抑制;当抗生素浓度大于50 μg·L-1时,空心菜的叶片叶绿素含量及抗氧化酶活性均受到抑制;当抗生素浓度大于500 μg· L-1时,空心菜体内的蛋白质含量减少.另外,OTC、SM2和CIP 3种抗生素在空心菜内的累积量不同,其累积量依次为CIP＞ SM2＞ OTC.抗生素在空心菜内的分布也存在较大差异,根部3种抗生素的含量均明显高于茎和叶片.     

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.     

近15年我国土壤抗生素污染特征与生物修复研究进展

近年来,抗生素及其抗性基因(ARGs)污染问题受到国内外学者的广泛关注,土壤作为抗生素和ARGs迁移转化重要的汇给土壤生物和人类健康带来了威胁.从近15年的相关调查研究结果来看,全国各地土壤遭受了不同程度的抗生素污染.生物修复是一种绿色且环保的修复技术,在治理抗生素污染土壤方面有着巨大的潜力.通过综述近15年我国土壤抗生素污染的时空变化特征,总结植物、动物和微生物在抗生素污染土壤修复方面的应用,特别介绍了微生物电化学系统在消减土壤中抗生素和ARGs的研究进展,并指出了相关研究存在的不足和未来发展的方向,以期为土壤污染修复提供科学依据.     

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.