Photodegradation of azithromycin in various aqueous systems under simulated and natural solar radiation: kinetics and identification of photoproducts

This article describes the photolysis of azithromycin, a macrolide antibiotic with reported occurrence in environmental waters, under simulated solar radiation. The photodegradation followed first-order reaction kinetics in five matrices examined. In HPLC water, the degradation rate was the slowest (half-life: 20 h), whereas in artificial freshwater supplemented with nitrate (5 mg L⁻¹) or humic acids (0.5 mg L⁻¹) the degradation of azithromycin was enhanced by factors of 5 and 16, respectively, which indicated the role of indirect photolysis involving the formation of highly reactive species. Following chromatographic separation on a UPLC system, the characterization of the transformation products was accomplished using high-resolution QqToF-MS analysis. The presence of seven photoproducts was observed and their formation was postulated to originate from (bis)-N-demethylation in the desosamine sugar, O-demethylation in the cladinose sugar, combinations thereof, as well as from hydrolytic cleavages of the desosamine and/or cladinose residue. Two of these photoproducts could also be detected in natural photodegradation process in river water which was spiked with azithromycin.     

制革废水处理过程中磺胺类抗生素和抗性细菌的分布特征

针对两家制革厂废水处理过程中3种磺胺类抗生素和磺胺类抗性细菌的丰度和分布特性以及两个不同工艺污水处理厂对抗生素的去除规律做了相关研究.结果表明,3种抗生素在两家制革污水处理过程中均有检出,水样中3种抗生素的总质量浓度在59.1~706.7 ng·L~(-1)之间;两家制革厂废水处理剩余污泥中3种抗生素的总含量分别为4 388 ng·kg~(-1)和2 979.4ng·kg~(-1),与市政污水处理厂中的抗生素含量相差不大.不同的污水处理工段对3种抗生素去除效果不同,但去除效率均大于70%.生物处理单元对抗生素的去除率相对较高,而厌氧池是去除抗生素的主要阶段(去除率50%).两个制革厂的进出水和剩余污泥中共筛选出8株抗性细菌,这8个分离菌株可分为5个菌属.进出水中的抗性细菌含量介于9.37×10~3~5.08×10~5CFU·mL~(-1)之间,剩余污泥中的磺胺类抗性细菌含量较高分别为1.17×10`7CFU·g~(-1)和7.2×10~6CFU·g~(-1).两个制革污水处理厂对磺胺甲唑抗性细菌的去除率分别达到了1.34 log和2.15 log.     

丰枯水期鄱阳湖表层水中羟基自由基浓度及其抗生素净化作用研究

鄱阳湖位于我国农业大省江西省,表层湖水中羟基自由基(HO·)引发的水体光化学反应,可能对流域内的农业污染物—抗生素具有潜在的净化作用.因此,本研究以氙灯模拟太阳光测得鄱阳湖及周边河流羟基自由基表观光量子产率(ΦHO·),在丰水期为(0.57~10.33)×10~(-5),枯水期为(0.45~3.52)×10~(-5).丰水期溶解态有机物(DOM)对HO·形成的贡献率为85.8%~98.7%,枯水期为58.5%~97.6%,表明DOM是HO·形成的主导物质.可能由于水体混合均匀,丰水期除抚河水体可能有其特殊的化学组成外,其它湖泊与河流的水化学组成接近,表现出随溶解态有机碳含量升高,ΦHO·呈先增大后减小的现象.枯水期水体各化学组成含量显著高于丰水期,光屏蔽与淬灭可能起主要作用,只有当NO_2~-含量较高时才显示出对HO·形成的贡献.依据太阳光强可得鄱阳湖丰水期及枯水期表层水HO·的稳态浓度分别为9.51×10~(-16)与4.92×10~(-17)mol·L~(-1),湖水中5种抗生素在HO·作用下的半衰期分别为2.3~13.9 d与44.5~268.7 d,丰水期鄱阳湖表现出更高的光化学净化能力.     

典型可溶有机质与磺胺二甲嘧啶的络合作用研究

以藻源有机质(AOM)和腐殖酸(HA)作为典型生物大分子可溶有机质(DOM)和腐殖化DOM,采用荧光猝灭滴定和光谱分析考察磺胺二甲嘧啶(SMZ)与DOM的络合作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示AOM荧光组分主要由类酪氨酸和类色氨酸物质组成,而类富里酸和类腐殖酸物质是HA荧光组分的主要构成.4种荧光组分可与SMZ发生不同程度的静态猝灭,且猝灭过程中DOM分子构象改变.同步荧光光谱结合二维相关图谱进一步发现类酪氨酸优先于类色氨酸组分与SMZ发生络合作用.Ryan-Weber非线性模拟拟合表明AOM中各荧光组分与SMZ的络合稳定常数(logK)大小为:类富里酸(3.33)类酪氨酸(3.12)类色氨酸(2.15)类腐殖酸(1.57);而HA中大小为:类富里酸(3.06)类腐殖酸(2.02).总体上生物大分子DOM对SMZ的亲和力高于腐殖化DOM.DOM与SMZ的相互作用可改变水环境中抗生素的形态和归趋,影响其生物有效性和生态毒性.     

北京蔬菜地土壤中抗生素抗性基因与可移动元件的分布特征

为揭示北京地区蔬菜土壤中抗生素抗性基因与可移动元件的分布特征应用高通量荧光定量PCR方法(HT-qPCR),选取北京3个区5个蔬菜基地进行调查研究.在蔬菜基地土壤中共检测到92～121种抗生素抗性基因,4～6种可移动元件,抗生素抗性基因及可移动元件按区分开.各蔬菜基地中共有且丰度较高的抗生素抗性基因型为:多重耐药类oprD、acrA-04和acrA-05,大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素B类抗生素抗性基因(MLSB)酰胺酶类fox5,万古霉素类vanC-03;共有可移动元件为intI1.蔬菜基地土壤中共检测到7种抗生素,含量较高的抗生素种类为恩诺沙星(ENR)、诺氟沙星(NOR)、土霉素(OTC)、磺胺甲噁唑(SMX).顺义区S1与S2蔬菜基地土壤中抗生素的种类与丰度均最高,依次是通州区T蔬菜基地、昌平区C2与C1蔬菜基地.相关性分析表明,蔬菜基地土壤中抗生素抗性基因丰度与抗生素丰度存在显著正相关(P 0.05).研究结果可为后续控制抗生素抗性基因的传播提供基础理论数据.     

不同藻密度下诺氟沙星对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数的影响

诺氟沙星是一种被广泛使用的抗生素,但其对轮虫的毒性作用尚不清楚。为调查诺氟沙星对轮虫的毒性及其与藻密度之间的关系,以及各试验终点对诺氟沙星污染的相对敏感性,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,研究了不同斜生栅藻密度(1.0×10~6、2.0×10~6和4.0×10~6cells·m L~(-1))下不同浓度(0、5、20、35、50、65和80 mg·L~(-1))的诺氟沙星对其生命表统计学参数的影响。结果显示,与3个藻密度下的对照组相比,暴露于5～80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫生命期望和世代时间显著延长,净生殖率和种群内禀增长率显著提高。5 mg·L~(-1)的诺氟沙星使生命期望和世代时间的延长幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却随着藻密度的升高而减小; 5 mg·L~(-1)的诺氟沙星对净生殖率和种群内禀增长率的提高幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却在2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最小,4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最大。1.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,诺氟沙星浓度对轮虫后代混交率无显著性影响(P0.05); 2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5～35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低; 4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5、35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低。当藻密度为1.0×10~6和2.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系;当藻密度为4.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系。本研究表明,亚致死浓度的诺氟沙星促进轮虫的存活、发育、孤雌生殖和种群增长,促进作用的幅度受藻密度的显著影响。     

水产养殖水、沉积物中抗生素检测方法优化及残留特征研究

抗生素作为疾病预防和促进生长的药物被广泛用于水产养殖业中,不可避免地造成了周围环境抗生素的残留,从而带来各种潜在风险。为了对水产养殖水和沉积物中的抗生素残留特征进行研究,建立了环境样品中抗生素的富集方法。对沉积物中抗生素的提取溶剂、HLB小柱活化溶剂和洗脱溶剂进行了筛选,利用高效液相色谱串联质谱仪对15种抗生素进行检测分析,并检测了上海市某水产养殖区7个养殖塘2018年9、12月抗生素的残留水平。结果表明,选用乙腈/磷酸盐缓冲溶液(V∶V=1∶1)作为提取溶剂,依此用甲基叔丁基醚、甲醇和超纯水作为活化溶剂,甲醇作为洗脱溶剂时目标抗生素的回收率最高;在养殖塘水体中共检测出10种抗生素,检出浓度中间值依次为:磺胺类>甲氧苄啶>阿莫西林>氟喹诺酮类>喹乙醇>四环素类和呋喃唑酮。养殖塘沉积物中共检测出13种抗生素,检出浓度中间值依次为:氟喹诺酮类>四环素类>磺胺类>甲氧苄啶>喹乙醇>阿莫西林和呋喃唑酮;不同品种的养殖塘中抗生素的检出种类均不相同,其中青鱼塘和白水鱼塘10种、虾塘9种、扣蟹塘仅5种。对比抗生素检出浓度发现:氟喹诺酮类抗生素在鱼类养殖塘中检出浓度最高,磺胺甲恶唑仅在蟹塘检出,喹乙醇在虾塘检出浓度达3 612.85 ng·L~(-1)。9月与12月抗生素的残留水平也存在差异,抗生素在9月的平均含量比12月高。     

高效液相色谱法测定白萝卜中4种四环素类抗生素

建立了白萝卜中4种四环素类抗生素(土霉素、四环素、金霉素、强力霉素)的高效液相色谱测定法.样品用0.02 mol·L^-1的氯化镁-柠檬酸混合液提取2次,甲醇提取1次,甲醇提取液浓缩至干后用0.02 mol·L^-1的氯化镁与0.02 mol·L^-1柠檬酸混合溶液溶解残渣,合并3次提取液过Waters Oasis HLB固相小柱萃取,10 mL甲醇-乙酸乙酯(1:9,V/V)洗脱.以反相C18柱为分离柱,甲醇、乙腈、0.01 mol·L^-1草酸与0.01 mol·L^-1三氯乙酸为流动相进行梯度洗脱,11 min内分离4种抗生素.结果发现,在0.05~10.00 μg·mL^-1范围内,4种抗生素的峰面积与质量浓度的线性关系良好(R²≥0.999),土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的定量限(LOQ)分别为2.9、4.3、8.9 和 5.2 μg·kg^-1;添加水平分别为10、100、1000 μg·kg^-1时,土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的回收率分别在78.4%~88.8%、82.8%~92.4%、79.0%~83.0%和74.9%~84.5%之间,变异系数均小于8.9%.本方法成功用于实际样品的测定,结果表明,采集的样品中土霉素、四环素、金霉素和强力霉素的最大含量分别为53、41、79 和91 μg·kg^-1.     

畜禽养殖过程抗生素使用与耐药病原菌及其抗性基因赋存的研究进展

兽用抗生素在提高畜禽生产性能、防治疾病方面发挥着重要作用,目前全球超过一半以上抗生素用于畜禽养殖,畜禽养殖源耐药病原菌、抗性基因及其传播风险愈益得到人们的重视。我国是畜禽养殖和抗生素使用大国,但兽用抗生素使用、病原菌耐药水平及其抗性基因类型等数据却较为缺乏,不利于今后畜禽养殖源耐药病原菌及其传播风险的控制。因此,本文通过文献调研,对我国和主要发达国家的兽用抗生素使用情况、畜禽养殖源耐药病原菌及其携带的抗性基因、基因移动元件以及向环境传播的途径进行分析、总结,以期为规范合理用药、降低耐药病原菌及其抗性基因传播风险,建立从畜禽养殖场至公共环境全过程的抗性污染控制链条提供借鉴。     

北江流域抗生素污染水平和来源初探

北江是发源于湖南(武水)和江西(浈水),汇于广东韶关,流经广东全境并入海的三大河流之一。为了解整个北江抗生素污染情况,共设置44个采样点,并采集了河水及部分沉积物样品,较全面地分析了各样品中12种典型抗生素含量并初步探究了其污染来源。研究发现,包括北江源头在内的全河段均有抗生素的检出,5类抗生素在表层水和沉积物中的平均浓度分别为77.8 ng·L~(-1)和3.6 ng·g~(-1)。其中,大环内酯类污染最为严重,其含量范围为11.7~114.6 ng·L~(-1)和0~435.3 ng·g~(-1),远高于其他类抗生素。表层水中磺胺类的磺胺甲恶唑和氯霉素类的检出率达100%,其中以磺胺甲恶唑(14.7 ng·L~(-1))和阿奇霉素(25.0 ng·L~(-1))为主,而沉积物中以阿奇霉素(35.9 ng·g~(-1))、氧氟沙星(5.4 ng·g~(-1))和四环素(3.3 ng·g~(-1))为主。由于流域污染源种类和数量不同,各抗生素在北江中的分布也存在差异。表层水中抗生素含量水平表现为下游高于上中游,在沉积物中则主要集中于中、下游之间河段。这反映了人类活动强度对北江抗生素污染的直接影响。