磺胺类抗生素在斑马鱼体内的生物富集性及模型预测评估

针对磺胺类抗生素在鱼体内的生物富集特性,采用半静态生物富集测试法,研究磺胺二甲嘧啶(SMT)和磺胺甲恶唑(SMX)在斑马鱼(Brachydanio rerio)体内的生物富集规律及生物富集系数(bio-concentration factor,BCF),并选用3种常用预测模型对2种磺胺类抗生素的BCF值进行估算,比较了估算值与实际测定值,为磺胺类抗生素生物富集性的预测提供依据。研究结果表明,当暴露浓度为0.01 mg·L~(-1)~1.00 mg·L~(-1)时,鱼体对SMT的最大生物富集系数BCF值为1.11,最大富集量出现在暴露24~48 h期间;SMX的最大BCF值为1.15,最大富集量处于暴露96~168 h之间。根据磺胺类抗生素的理化性质,通过比较3种生物富集预测模型获得SMT和SMX的BCF值,发现其中Kow预测模型所得估算值最为接近实测值。因此可利用该模型作为磺胺类抗生素富集性的预测工具,为我国兽药抗生素的环境风险预测和评价提供依据。     

紫球藻对沼液废水中氨氮、铜离子及抗生素磺胺二甲嘧啶的处理效果

微藻处理沼液废水是一项污水资源化处理的生物技术,将富含胞外多糖的紫球藻(Porphyridium cruentum)作为研究对象,以实际沼液废水中氨氮、铜离子(Cu~(2+))和抗生素磺胺二甲嘧啶浓度为对照,分别设置不同浓度上述污染物考察其对紫球藻生长的影响,并测定紫球藻对沼液废水中氨氮、Cu~(2+)和抗生素磺胺二甲嘧啶的富集效果。结果表明,培养10 d后,在正常培养基以及ρ(氨氮)分别为50、500和2 000 mg·L~(-1)培养基中紫球藻生物量分别为1.67、1.74、0.85和0.68 g·L~(-1);在正常培养基以及ρ(Cu~(2+))分别为0.5、1.0和2.0 mg·L~(-1)培养基中,紫球藻生物量分别为2.36、1.81、1.83和1.58 g·L~(-1);在正常培养基以及ρ(抗生素)分别为5、10、20、100和200 mg·L~(-1)培养基中,紫球藻生物量分别为1.60、1.18、1.42、1.30、0.98和0.88 g·L~(-1)。此外,在最佳氨氮、Cu~(2+)及磺胺二甲嘧啶浓度条件下紫球藻对各污染物去除率分别为73.2%、54.3%和56.9%。氨氮为紫球藻的生长提供了一定量营养盐,促进紫球藻生长;Cu~(2+)和高浓度磺胺二甲嘧啶则抑制紫球藻生长。紫球藻富含胞外多糖的特性为沼液废水中难处理污染物Cu~(2+)和抗生素等的富集去除提供了新的思路。     

响应面方法优化光催化降解抗生素类污染物过程研究

近年来抗生素类污染物对环境的影响及其生态毒性日益引起广大研究者的关注。对TiO2光催化降解典型抗生素类污染物磺胺二甲嘧啶（SMT）进行了研究。采用中心组合设计方法（CCD）进行试验设计,使用响应面方法（RSM）对光催化过程中的影响因素（TiO2浓度、初始磺胺二甲嘧啶浓度、双氧水浓度）进行了探讨和分析,并对反应过程进行了优化。优化结果表明,最佳反应条件为：TiO2浓度1.74 g/L、初始磺胺二甲嘧啶浓度20.0 mg/L、双氧水浓度106.28 mg/L,在优化条件下的磺胺二甲嘧啶光催化实际去除率为83.6%。响应面方法能够优化光催化条件,预测光催化结果,有利于优化光反应器的设计,对于工程化光催化水处理技术的发展具有一定的参考价值。     

土壤中磺胺二甲嘧啶赋存对水稻生长的影响

为探究土壤中残留抗生素对植物生长的影响,选取土壤中检出率较高的磺胺类抗生素磺胺二甲嘧啶作为外源污染物,分析水稻苗期和成熟期生长指标、根系和叶片生理生化指标、水稻各器官中抗生素残留量和富集转运因子的变化特性,并评价水稻籽粒中残留磺胺二甲嘧啶的健康风险.结果表明,磺胺二甲嘧啶对水稻株高和生物量的抑制作用存在于整个生长周期中,且苗期的影响大于生长成熟期,根部受到的影响大于苗部.苗期秧苗根系活力、硝酸还原酶活性和叶片叶绿素含量受到随抗生素含量增加而增大的抑制作用,而抗氧化酶活性的变化趋势表现出不同特征,具体为超氧化物歧化酶活性增强、过氧化氢酶和过氧化物酶先被激活后被抑制.磺胺二甲嘧啶在水稻各器官中的积累量表现为：根>叶>茎>籽粒,且水稻籽粒的抗生素风险评估结果显示EDI/ADI<0.1,不构成健康风险.生长成熟期土壤中磺胺二甲嘧啶对水稻富集因子和转运系数的影响大于苗期.综合磺胺二甲嘧啶对水稻的不利影响,在水稻种植中施加畜禽粪便作为有机肥和使用养殖水进行农田灌溉时,需要关注磺胺二甲嘧啶的生态效应,保障水稻等作物的安全生产.     

3种典型兽药抗生素的环境暴露评估

建立了兽药在不同环境介质中的暴露浓度预测方法,选择我国养殖业常用的3种典型兽药抗生素磺胺二甲嘧啶(SDM)、土霉素(OTC)和恩诺沙星(ENF),对其环境暴露评估进行研究。结果显示,粪便中SDM的土壤预测暴露水平(PEC)为53.07~735.07 mg·kg-1,OTC的PEC为13.30~160.51 mg·kg-1,ENF的PEC为1.60~40.35 mg·kg-1;土壤中SDM的最大PEC为534.84~13 820.24μg·kg-1,OTC的最大PEC为172.66~3 054.71μg·kg-1,ENF的最大PEC为67.61~2 484.71μg·kg-1;地表水中SDM的PEC为134.27~3 469.62μg·L-1,OTC的PEC为0.12~2.18μg·L-1,ENF的PEC为0.02~0.87μg·L-1。通过比较PEC与相关文献的实际检测结果,初步探索了兽药环境暴露预测模型在我国兽药环境暴露评估中的适用性。     

三种磺胺类药物对罗非鱼肝脏组织中谷胱甘肽转移酶（GST）和丙二醛（MDA）的影响

研究磺胺嘧啶（sulfadianzine,SDZ）、磺胺二甲基嘧啶（sulfadimidine,SM2）和磺胺甲基异恶唑（sulfamethoxazole,SMZ）三种典型磺胺类抗生素对罗非鱼（Oreochromis niloticus）肝脏谷胱甘肽转移酶（GST）活性和丙二醛（MDA）含量的响应。采用饲料暴露的给药方式,用磺胺药物浓度为4和40g·kg-1的人工配合饲料喂养试验罗非鱼,对照组投喂不含磺胺药物的空白饲料。暴露时间为7d,每天2次投喂饲料,饲料的日投喂量按鱼体重的3%计,分别在24、72和168h采集肝脏样品待测。结果表明各浓度组GST和MDA分别在暴露后72和24h受到最大程度的诱导,其中GST活性比空白组提高了6.72倍,MDA含量比空白组提高了24.75倍。在4g·kg-1的药物浓度下SM2对GST和MDA有最强诱导,在40g·kg-1的药物浓度下三种药物对罗非鱼GST和MDA诱导效应大小顺序为SDZ〉SMZ〉SM2。GST和MDA在磺胺药物诱导下的响应敏感,适合作为磺胺类药物暴露的生物标记物。     

苯乙炔铜协同PMS光催化降解磺胺二甲嘧啶的机理研究

基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术(SR-AOPs)在废水处理中引起广泛关注.本工作成功合成苯乙炔铜(PhC₂Cu)光催化剂并构建新型的PhC₂Cu/PMS体系,并进行可见光下降解磺胺二甲嘧啶(SMT)的机理研究.紫外-可见漫反射光谱、荧光发射光谱和光电化学测试表明PhC₂Cu具有良好的光电化学特性.PhC₂Cu光催化活化PMS可以产生多种活性物种,并且PMS捕获电子能提高PhC₂Cu界面电荷传输效率和光生载流子的分离效率,进而来提高PhC₂Cu/PMS体系的光催化性能.值得注意的是,PhC₂Cu/PMS体系在低功率蓝色LED灯下使SMT的降解率在30 min内高达97.65%,其反应速率分别是PhC₂Cu添加PMS(无光照)情况下的7.70倍和PhC₂Cu光照下(无添加PMS)的5.62倍.通过一系列环境影响因素(pH、离子、实际水体等)实验表明PhC₂Cu/PM...     

一株磺胺二甲嘧啶抗性菌的筛选及抗性机制研究

为研究地下水中磺胺类抗性菌的抗性特征与抗性机制,在调研北京市东南发展区地下水受抗生素污染情况基础上,从中筛得一株磺胺二甲嘧啶（SMZ）抗性菌SMZ-R9,经形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因测序分析,鉴定为乳酸不动杆菌（Acinetobacter lactucae）.使用荧光定量PCR与普通PCR定量以及定性检测抗性基因（ARGs）,发现菌株SMZ-R9同时携带3种磺胺ARGs（sul1、sul2、sul3）、1种甲氧苄啶ARGs（dfrA1）以及Int1基因;通过对基因序列进行同源性比对及KEGG功能注释,发现sul2、dfrA1基因为编码二氢蝶呤合成酶（DHPs）与二氢叶酸还原酶（DHFR）的核酸序列,表达产物分别催化叶酸合成的上游与下游途径,共同介导菌株SMZ-R9的SAs抗性.可见,通过对ARGs编码蛋白的功能注释与分析,可为微生物的抗生素抗性机制在基因水平的研究提供理论依据.      

磺胺二甲嘧啶在水溶液中的光化学降解

研究了4种光源(高压汞灯、氙灯、紫外灯和太阳光)下磺胺二甲嘧啶(SM2)的光化学降解(简写为光解)动力学.结果表明:(1)4种光源下,SM2的光解符合一级动力学方程,光解速率常数依次为紫外灯＞高压汞灯＞氙灯＞太阳光.(2)在相同条件下,SM2的光解速率常数随着初始浓度的增加而减小.(3)SM2在不同pH的缓冲溶液下的光...     

兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对稻田N2O排放的影响及其微生物机制

为研究磺胺类兽用抗生素对稻田N_2O排放的影响及其微生物机制,采用田间原位观测试验,对比分析不同浓度磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)对稻田N_2O排放及硝化反硝化过程底物和相关功能基因丰度的影响.本试验共设5个处理,分别为:无肥料无抗生素(CK);猪粪为基肥,尿素为追肥,分别添加0、5、15和30 mg·kg~(-1)的SMZ处理(SMZ0、SMZ5、SMZ15和SMZ30),在整个水稻生长季定期采集和分析土壤和气体样品.结果表明,不同浓度SMZ均未改变稻田N_2O排放的季节性规律,整个观测期N_2O排放通量,与SMZ0处理相比,SMZ15有显著差异(P 0. 05),SMZ30和SMZ5无显著差异(P 0. 05).中、高浓度处理SMZ15和SMZ30在均值水平上增加了N_2O累积排放量,分别是SMZ0处理的3. 47和4. 67倍,且增加了土壤NO_3~--N含量.与SMZ0处理相比,中、高浓度处理对土壤总细菌16S rRNA基因丰度、硝化过程中氨氧化古菌AOA amoA和氨氧化细菌AOB amoA基因丰度以及反硝化过程中的nirK、nirS和nosZ基因丰度均有明显的激活作用(P 0. 05),低浓度处理SMZ5对各基因丰度则有轻微抑制作用.具体表现为SMZ30、SMZ15与SMZ0处理的16S rRNA、AOA amoA、AOB amoA以及nirK、nirS、nosZ基因丰度比值的平均值分别为:1. 58、1. 77、2. 15、1. 38、1. 33、1. 42和1. 24、1. 37、1. 08、1. 65、1. 11、1. 64,而SMZ5与SMZ0处理的6个上述基因丰度比值均小于1,仅分别为0. 80、0. 99、0. 92、0. 76、0. 76和0. 77. N_2O排放通量与nir K基因丰度呈极显著正相关(P 0. 01),表明SMZ通过影响反硝化菌活性进而对N_2O排放产生作用.因此,兽用抗生素对农田的污染不可忽视,应从源头上合理控制使用,以减少其环境生态风险.