典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险.本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估.结果 表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115 μg·L-1、423 μg·kg-1(湿质量)和57 μg· kg-1(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L-1、1.78x104 μg·kg1(湿质量)和3.16×103μg·kg-1(湿质量).淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险.研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据.     

四环素光催化降解特性与选择性研究

研究了盐酸四环素的光催化降解行为,结果表明四环素光催化降解反应符合一级反应动力学方程,吸附过程为整个光催化降解的控制步骤,推断四环素的主要降解途径是吸附在二氧化钛(TiO2)表面发生光催化氧化反应.同时,通过对四环素与磺胺甲唑或阿莫西林混合样品的降解实验表明,改变pH、TiO2投加量等因素,两种抗生素的降解表现出了明显的选择性.     

电晕放电等离子体技术处理水中四环素的研究

采用电晕放电等离子体技术降解水中的四环素,研究了在反应体系中,初始浓度、输入功率、电极间距、空气流量及初始pH对四环素去除效率的影响.同时,还对四环素在降解过程中不同时段的COD、TOC和B/C变化进行了研究,并对其降解产物进行了分析和讨论.实验结果表明:电晕放电等离子体对水中四环素具有较好的去除效果,在四环素初始浓度为200 mg·L-1、pH=2.47、初始电导率为1.50 mS·m-1、空气流量为0.06 m3·h-1、电极间距为4 mm、输入功率为45.0 W的条件下,反应20 min后,四环素的去除率可达到99.1%,COD去除率可达31.2%,TOC去除率可达80%左右,其B/C比提高为0.30,有效地改善了废水的可生化性.     

2种四环素类抗生素在凹凸棒石黏土中的吸附研究

通过静态吸附实验,探究凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的吸附动力学;采用准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型拟合实验数据,分析吸附过程。测定凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的动态吸附曲线和吸附容量,研究凹凸棒石黏土对水溶液中四环素和土霉素的动态吸附性能。探讨初始质量浓度对穿透曲线的影响,采用Thomas模型对动态试验数据拟合,获得相关参数。结果表明,凹凸棒石黏土能够有效去除水中的四环素和土霉素,且四环素的吸附容量高于土霉素,在初始浓度为400mg/L时,对四环素的饱和吸附量达74.5mg/g,对土霉素的饱和吸附量达69.2mg/g。穿透曲线呈S型,且随着初始浓度的增大,穿透点向左移,穿透时间缩短,平衡吸附量增加。     

开放系统中碳酸盐矿物(方解石)对四环素的吸附

通过批量平衡法,研究开放系统条件下方解石对四环素(TC)的吸附特性。结果表明:(1)四环素在方解石上的吸附很快,3 h后便渐趋平衡;(2)当pH从7.7增加到9.7时,四环素的吸附率先上升然后下降,在pH(8.3~8.7)范围内存在最大吸附率,由此现象推测,四环素通过其形态(TCH_2~0、TCH~-)与方解石表面形成内层络合物结构;(3)离子强度对四环素的吸附影响甚微,该现象也暗示四环素与方解石表面吸附点位形成内层络合物;(4)四环素在方解石上的等温吸附曲线可以很好地用Freundlich模型来拟合,四环素在25℃时的吸附量大于其15℃时的吸附量,推测其吸附过程为吸热过程。     

铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应

近年来工业和养殖业中铜和四环素的滥用,导致了一定程度的水环境污染问题。为探究铜与四环素对水生生物的毒害作用,选择斑马鱼作为受试生物,研究了铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应,并进一步探索了其中可能的致毒机制。结果表明:铜在低浓度下(10%致死浓度LC10=2.5μg·L~(-1),10%效应浓度EC_(10)=0.1μg·L~(-1))明显延迟了斑马鱼胚胎的孵化、卵黄囊吸收、头部、鱼鳔和体长等生长指标的发育,同时在心脏区域引起了明显的细胞凋亡效应。幼鱼体内总铜含量检测结果显示低浓度下铜的生物利用度相对更高。基因表达结果显示环境浓度的铜可能通过影响神经和心脏相关基因的表达引起斑马鱼胚胎的神经发育和心脏发育异常。铜和四环素的联合暴露实验结果表明二者的复合污染类型为拮抗作用,且两者相互作用可以形成络合物。综合以上结论,说明环境浓度的铜可能通过细胞凋亡、分子水平的变化等方式对水生生物的早期生长发育产生危害,如延迟生长发育、神经及心脏发育异常,另外铜可通过和四环素等环境中其他污染物的结合改变铜的生物有效性和毒性。     

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因(TRGs)的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B(P)、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B(P)、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0~5cm、5~10cm以及10~20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B(P)和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B(P)和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留.     

城市污泥中温厌氧消化过程中厌氧耐药菌的分布与去除研究

城市污泥中含有大量的耐药菌,具有向环境传播耐药菌与抗性基因的潜在危险,但目前缺乏对城市污泥厌氧消化过程中耐药菌的研究.为此对某城市污水处理厂卵形消化池污泥进行了为期1 a的调查研究,考察了中温厌氧消化过程中四环素类与β-内酰胺类抗生素厌氧耐药菌的污染特征与去除效果,并分析了耐药菌的季节性变化规律.结果表明,厌氧进泥中四环素类耐药菌浓度与耐药率均低于β-内酰胺类.中温厌氧消化过程可以去除1.48~1.64 log单位的耐药菌(P<0.05),但经过厌氧消化后氨苄西林与头孢噻吩耐药率有显著增长(分别增加了12.0%与14.3%,P<0.05).厌氧进泥中耐药菌分布有明显的季节特征,除金霉素耐药菌外,其它耐药菌的浓度均为寒冷季显著高于温暖季(P<0.05).     

3种抗生素对热带爪蟾胚胎发育的毒性影响

由抗生素在畜牧养殖业中的滥用造成的水环境污染问题及其对水生生物的毒害作用日益受到关注.用0.5～ 1.5 g/L的氯霉素(Chloramphenicol)、红霉素(Erythromycin)和0.01 ～ 0.5 g/L的四环素(Tetracycline)对热带爪蟾(Xenopus tropicalis)胚胎进行72 h暴露.结果表明,1.25 g/L和1.5 g/L的氯霉素使胚胎存活率分别下降了7％和14％,红霉素对胚胎存活无明显影响,0.5 g/L四环素导致胚胎全部死亡.1.5 g/L的氯霉素和红霉素使胚胎体长分别减少了7％和9％,0.25 g/L的四环素使胚胎体长减少了4％.3种抗生素能引起围心腔水肿、泄殖腔增大或拉长、肛门扩张和尾部弯曲等多种畸形现象,1.5g/L的氯霉素造成的总畸形率和围心腔水肿率分别为44％和34％;1.5 g/L的红霉素造成的总畸形率和泄殖腔增大率分别为22％和20％;0.25 g/L四环素造成的总畸形率和肛门扩张率分别为75％和59％.3种抗生素对热带爪蟾胚胎的发育毒性从大到小为四环素、氯霉素、红霉素.