吸附法去除水中抗生素研究进展

随着社会经济的快速发展,抗生素被越来越多地应用于生产生活中,抗生素污染已成为亟须解决的环境问题.吸附法是一种去除抗生素简单、高效、经济的方法.综述了环境领域应用较为广泛的抗生素吸附材料,主要包括碳材料、矿物材料、金属骨架材料及水凝胶、气凝胶、磁性纳米材料、分子印迹材料等新型材料等,并比较了这些吸附材料各自的优缺点.同时...     

Factors influencing antibiotics adsorption onto engineered adsorbents

The study evaluated the adsorption of two antibiotics by four engineered adsorbents (hypercrosslinked resin MN-202, macroporous resin XAD-4, activated carbon F-400, and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT)) from aqueous solutions. The dynamic results demonstrated the dominant influence of pore size in adsorption. The adsorption amounts of antibiotics on XAD-4 were attributed to the hydrophobic effect, whereas steric hindrance or micropore-filling played a main role in the adsorption of antibiotics by F-400 because of its high microporosity. Aside from F-400, similar patterns of pH-dependent adsorption were observed, implying the importance of antibiotic molecular forms to the adsorption process for adsorbents. Increasing the ionic concentration with CaCl2 produced particular adsorption characteristics on MWCNT at pH 2.0 and F-400 at pH 8.0, which were attributed to the highly available contact surfaces and molecular sieving, respectively. Its hybrid characteristics incorporating a considerable portion of mesopores and micropores made hypercross linked MN-202 a superior antibiotic adsorbent with high adsorption capacity. Furthermore, the adsorption capacity of MWCNT on the basis of surface area was more advantageous than that of the other adsorbents because MWCNT has a much more compact molecular arrangement.     

Multimodular biocatalysts for natural product assembly

Nonribosomal peptides and polyketides represent a large class of natural products that show an extreme structural diversity and broad pharmacological relevance. They are synthesized from simple building blocks such as amino or carboxy acids and malonate derivatives on multimodular enzymes called nonribosomal peptide synthetases (NRPSs) and polyketide synthases (PKSs), respectively. Although utilizing different substrates, NRPSs and PKSs show striking similarities in the modular architecture of their catalytic domains and product assembly-line mechanism. Among these compounds are well known antibiotics (penicillin, vancomycin and erythromycin) as well as potent immunosuppressive agents (cyclosporin, rapamycin and FK 506). This review focuses on the modular organization of NRPSs, PKSs and mixed NRPS/PKS systems and how modules and domains that build up the biosynthetic templates can be exploited for the rational design of recombinant enzymes capable of synthesizing novel compounds.     

农用地土壤抗生素组成特征与积累规律

选取我国北部典型农副产品生产基地,利用HPLC-MS/MS测定土样中四环素类（tetracycline antibiotics,TCs）、大环内脂类（macrolide antibiotics,MLs）以及磺胺类（sulfonamide antibiotics,SAs）共10种抗生素的残留含量,研究不同种类抗生素的组成及空间分布,并对其分布特征与距养殖场、公路、河流间距离的关系,以及不同种植模式、不同土壤性质对抗生素组成与积累规律的影响进行初步探讨.结果表明,研究区土壤抗生素含量值处于较低水平,但检出率较高,总量的检出率高达100%.研究区土壤抗生素的主要成分为TCs,约占总量的94%,不同抗生素的变异系数较大.区内土壤抗生素的空间分布及积累规律受人类活动强度的影响,其中抗生素含量与距养殖场距离呈显著负相关（P<0.05）;距河流50 m内的样点3类抗生素的检出率均达100%;不同种植模式下抗生素含量的积累规律为：果园 > 菜地 > 菜果混种地,且桃园及露天菜地中抗生素的来源、含量与核桃园、大棚菜地及菜果混种地块有明显区别.研究选用土壤pH、有机质（SOM）,阳离子交换量（CEC）、总氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）表征土壤性质,通过冗余分析显示,土壤pH、SOM、CEC、AP、AK这5种土壤特性对抗生素含量的影响较大,其中AK的影响强度最大,TN的影响则相对较弱.研究认为区内土壤抗生素的组成与积累程度受人类活动及土壤性质的共同作用.     

四环素类抗生素对淡水绿藻的毒性作用

四环素类抗生素是目前世界上应用最为广泛的抗生素之一,也是我国畜禽养殖业中使用量最大的兽药和饲料添加剂.由于该类物质不易被生物体吸收且当前的污水处理设施对抗生素不能彻底去除,故大量抗生素及其代谢产物最终进入地表水环境,其对水生态系统和人体健康的潜在威胁值得关注.本研究以水生态系统初级生产者淡水绿藻为受试生物,系统考察四环素、金霉素和强力霉素对蛋白核小球藻、斜生栅藻细胞膜通透性和生长抑制作用的影响.结果表明,抗生素暴露96 h后,强力霉素在整个作用浓度范围内使供试淡水绿藻细胞膜通透性降低;而金霉素和四环素低浓度暴露可以增大藻细胞膜通透性,此后随着作用浓度的增大转为降低.3种抗生素对淡水绿藻生长抑制率大致呈现强力霉素>四环素>金霉素的顺序趋势.斜生栅藻对四环素类抗生素的毒性响应较蛋白核小球藻更为敏感.     

西藏申扎镇水土环境中抗生素的残留水平与分布特征

利用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱法分析了青藏高原腹地申扎镇周边水土环境中磺胺类（SAs）、喹诺酮类（QNs）、大环内酯类（MLs）、四环素类（TCs）、β-内酰胺类（β-Ls）和氯霉素类（CPs）共6类34种抗生素的赋存特征.结果表明,申扎镇水体、沉积物和土壤中分别检出5、12和10种抗生素,浓度范围分别为0.01~11.27ng/L、0.96~56.38ng/g和0.01~41.04ng/g.水体中的主要抗生素为阿莫西林和磺胺氯哒嗪,土壤和沉积物中均以罗红霉素和诺氟沙星为主.牦牛粪便中检出8种抗生素,浓度范围为0.01~1.03ng/g.城镇和牧区抗生素的赋存特征具有显著差异,浓度水平呈城镇>牧区.生活污水排放和动物排泄分别是城镇和牧区抗生素的主要来源.与国内其它地区相比,申扎镇抗生素的赋存水平均较低,但申扎镇平均海拔>4700m,生态较脆弱,应该关注抗生素等新型污染物对高原生态环境的负面影响.     

三氯乙醛前驱物的筛选及其生成影响因素探讨

选取苹果酸、酒石酸、柠檬酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸代表自然界中低分子量的有机酸和氨基酸,实验室模拟氯化,GC/MS确证了氯化产物中的三氯乙醛,GC-ECD定量测定了氯化产物中三氯乙醛的浓度,筛选了生成三氯乙醛主要前驱物,并进一步探讨了各种因素对三氯乙醛形成的影响。     

Streptomyces avermitilis from marine

The insecticidal strain 173 was isolated from marine source and its activity was explored by the bioassay of brine shrimp and Helicoverpa armigera. Based on morphological, physiological and molecular properties, the insecticidal strain 173 was identified as Streptomycetes avermitilis, which is the best insecticidal microorganism found in the terrestrial environment. The taxonomy of the strain 173, insecticidal spectrum and properties of the corresponding insecticidal antibiotics are reported.     

大辽河表层水体典型抗生素污染特征与生态风险评价

为评价大辽河表层水体抗生素的污染水平和生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测了大辽河表层水体中5类典型抗生素(喹诺酮类、四环素类、磺胺增效剂、大环内酯类、磺胺类)的污染水平和污染特征. 结果表明:大辽河表层水体中共检测出10种抗生素,其质量浓度范围为nd(低于检出限)~1.380 μg/L;其中NOR(诺氟沙星)的检出率和质量浓度平均值均最高,分别为92%、0.214 μg/L,其次为CIP(环丙沙星)(检出率为75%,质量浓度为0.023 μg/L). 与国内外其他水域相比,大辽河水体中抗生素的质量浓度总体处于较普通水平. 在检出的10种抗生素中,除TC(四环素)和CTC(金霉素)外,其余8种抗生素质量浓度最高值均出现在营口市区最主要的工业和生活污水排污口之一——纱厂潮沟采样点,并且该采样点NOR的质量浓度和检出率均最高,这反映了喹诺酮类抗生素在大辽河流域有很高的使用率. 大辽河抗生素总的分布趋势是上游污染水平较低,城市周围污染水平较高. 评价结果表明,大辽河水体中的抗生素对相应的敏感物种存在较高的生态毒性风险.      

抗生素抗性基因(ARGs)——一种新型环境污染物

抗生素的环境污染与生态毒性近年来引起了日益广泛的关注.水产养殖和畜牧业抗生素长期滥用的直接后果,很可能诱导动物体内抗生素抗性基因,经排泄后将对养殖区域及其周边环境造成潜在基因污染.抗性基因还极有可能在环境中传播、扩散.对公共健康和食品、饮用水安全构成威胁.为此,提出了将抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,对该类污染物在环境中的来源、潜在的传播途径以及国内外相关研究进展进行综述,指出了当前形势下我国开展环境中抗生素抗性基因污染研究的必要性,建议尽快从国家层面上系统进行抗生素抗性基因的环境污染机理与控制对策研究.     

沱江流域饮用水源地抗生素污染的时空变化、生态风险及人体暴露评估

为探讨抗生素在饮用水源地的分布现状,采用固相萃取-高效液相色谱质谱联用法对四川省沱江流域典型城市饮用水源地中35种抗生素进行了测定,并计算了风险商(RQ)及人体通过饮用水暴露于抗生素的量. 结果表明:① 沱江流域饮用水源地35种抗生素被广泛检出,在春季、夏季、秋季、冬季的浓度分别为n.d.(低于检出限)~114.696、n.d.~536.322、n.d.~69.488和n.d.~90.461 ng/L,检出率分别为0~85.7%、0~92.9%、0~100.0%和14.3%~100.0%. ② 抗生素在冬季检出率最高,达74.3%,喹诺酮类在各季节的平均浓度呈冬季≈夏季>春季>秋季的特征,四环素类在秋季浓度最低,其余5类抗生素未发现显著的时间变化. ③ 磺胺类和大环内酯类存在一定的空间分布特征,而其余抗生素未呈现显著空间分布差异. ④ 磺胺嘧啶在春季、秋季和冬季以及盐酸金霉素在夏季对生态系统有较高的生态风险. 氧氟沙星和盐酸四环素在春季、夏季和冬季的风险商介于0.10~1.00之间,在相应季节对沱江流域可能造成中等生态风险. ⑤ 短期内居民通过饮用沱江流域饮用水源地水暴露于抗生素的风险可以忽略不计,但长期低剂量暴露带来的健康风险问题有待进一步研究. 研究显示:抗生素污染广泛存在于沱江流域饮用水源水中,其中以兽用抗生素为主,表明农业活动可能对该流域抗生素污染贡献较大;沱江流域饮用水源地水中抗生素总体处于中低生态风险,基于该研究数据沱江流域内人群饮用水源水暴露于抗生素的量较低,相对安全.      

天然水体溶解性物质对5种抗生素光解的影响

建立了分析水体溶解性物质对抗生素光解影响的方法,对比研究了8种典型天然水体成分对3类5种抗生素光解的影响及其作用机制.结果表明,不同水体成分对不同抗生素光解影响呈现很大的差异性.甲砜霉素主要发生间接光解,纯水中光解速率只有1.33×10^-5min^-1,而其他抗生素则同时发生直接光解和间接光解.水体成分中NO₃^-,Fe²⁺和Cl^-主要通过光致活性物种（·OH和¹O₂）影响抗生素光解,DOM主要通过滤光作用影响抗生素光解.另外Ca²⁺和Mg²⁺对不同抗生素的光解影响主要通过其与抗生素分子的络合作用实现,Ca²⁺和Mg²⁺分别促进了恩氟沙星光解（0.3933min^-1和0.2314min^-1）,但一定程度上抑制了沙拉沙星的光解（0.0447min^-1和0.0289min^-1）.     

聚合硫酸铁对几种有机废水的处理效果初探

比较了聚合硫酸铁对五种有机废水的处理效果，并探讨了聚铁对不同分子量有机物模拟废水的ＣＯＤｃｒ去除率与废水有机物分子量之间的关系．结果表明：聚铁对有机废水ＣＯＤｃｒ去除率随废水主成分的分子量上升而呈上升趋势，废水有机成分分子量在３００～４００以上时，聚铁处理有机废水效果较好．     

农业环境中抗生素风险评估的研究进展

抗生素在畜牧、种植及水产养殖等农业领域广泛应用,且大量抗生素未经代谢就进入环境,因此明确其对生态环境和人类健康的影响至关重要.通过系统综述抗生素风险评估方法的相关研究.结果表明,生态环境风险主要通过风险商法（RQ）评估,预测无影响浓度（PNECs）是生态环境风险评估的重要指标,但其取值尚存在争议;健康风险的评估方法为危害商法（HQ）,抗生素暴露途径和毒理学阈值的选取是评估的关键.目前两类评估方法均缺乏对复合污染的研究,且未考虑抗生素代谢产物潜在的风险.进一步地分析表明,水环境和粪/肥/土壤环境中抗生素的生态风险普遍存在,粪/肥还田均会影响水土环境,土地利用类型与高风险抗生素种类有关;PNECs的取值受所选受试物种、实验条件、计算方法和土壤类型等影响;通过饮食摄入抗生素引起的健康风险极微,但沿海地区通过食用海鲜引起的健康风险不容忽视;农业环境中的喹诺酮类抗生素生态风险和健康风险均相对较高.基于抗生素在农业中的使用量及相关环境中的残留浓度和毒性,研究提出了农业环境中需要优先控制的抗生素清单,总结了抗生素风险评估存在的主要问题,可为农业环境中抗生素的风险评估优化和污染防治提供支撑.     

中国典型湖泊四大类抗生素污染特征

基于已有文献资料数据,以中国东部平原湖区（31个）,蒙新湖区（4个）,二龙湖,青海湖及抚仙湖共38个典型湖泊为研究对象,总结分析四大类常用抗生素（四环素类,磺胺类,喹诺酮类和大环内酯类）在湖泊水体和沉积物中的污染特征.结果表明,四大类抗生素污染在中国典型湖泊中普遍存在,其中水体中抗生素污染水平依次为磺胺类（2147ng/L） > 喹诺酮类（1458ng/L） > 四环素类（481ng/L） > 大环内酯类（205ng/L）,沉积物中抗生素的分布具有垂向差异特征,表层沉积物抗生素浓度高于深层沉积物.抗生素检出浓度在不同湖区间存在较大差异,其中东部平原湖区水体和沉积物中抗生素浓度显著高于其他湖区.相比入湖河流,湖区（如太湖贡湖湾和青海湖）水体中抗生素污染相对较高,表明湖区可能作为抗生素的汇集地.湖泊水体中的抗生素浓度分布呈现季节性差异,如太湖水体中抗生素浓度在春,夏及冬季高于秋季,而鄱阳湖,白洋淀和二龙湖在旱季（4月）高于雨季（8月）;而湖泊沉积物中抗生素季节性差异较不明显,这可能与抗生素在沉积物中的迁移性有关.     

中国典型抗生素在环境介质中的污染特征与生态风险评价

通过收集国内各地区水体、沉积物和土壤中抗生素的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,以反映我国环境中抗生素的污染状况,并利用风险商值（RQs）评估抗生素的生态风险.结果表明,我国各地水体、沉积物和土壤均受到不同程度的抗生素污染,南方地区水体污染较为严重,而西部地区则较轻.生态风险评价结果表明,我国水体中红霉素、罗红霉素、四环素、金霉素、磺胺甲唑和诺氟沙星是高风险污染物,占比为20.9%,主要分布在山东、湖北、浙江、四川、广东、海南、江苏和江西等地;江河沉积物中,诺氟沙星是高风险污染物,占比为11.1%,主要分布在黄河、海河、辽河和珠江等地;养殖场沉积物中,四环素、土霉素、金霉素和诺氟沙星是高风险污染物,占比高达72.5%;土壤中,四环素和金霉素是高风险污染物,占比为28.6%,主要分布在辽宁、四川、天津和山东等地,以上高风险区域应引起相关部门的重视.研究结果可为我国抗生素的污染防治提供科学依据和数据支撑.     

Occurrence, distribution and risk assessment of antibiotics at various aquaculture stages in typical aquaculture areas surrounding the Yellow Sea

The pollution of antibiotics commonly existed throughout the entire aquaculture process,but the residues of antibiotics at different aquaculture stages have rarely been studied. This study investigated the occurrence, distribution and risk assessment of antibiotics at different aquaculture stages (the non-aquaculture stage, the early aquaculture stage, the middle aquaculture stage, and the late aquaculture stage) in two typical marine aquaculture areas (Mahegang River and Dingzi Bay) surrounding the YellowSea. Fluoroquinolones and tetracyclineswere commonly used antibiotics in the aquaculture of these areaswith high detection frequencies (17% to 83%). Compared among four aquaculture stages, the highest concentration of antibiotics (9032.08 ng/L) in aquaculture ponds was detected at the late aquaculture stage. And the antibiotic pollution level of natural water was directly related to the aquaculture stages. Similarly, at the aquaculture stages, the detection frequency of antibiotics in sediments was higher than that at the non-aquaculture stage. Based on the correlation analysis, the concentration of main antibiotics in water showed a positive correlation with total nitrogen (p<0.05) and chlorophyll a (p<0.01), while it showed a negative correlation with salinity (p<0.01) in coastal water of the Dingzi Bay. According to the risk assessment,with the development of aquaculture stages, the selection pressure of fluoroquinolones and tetracyclines on resistant bacteria had increased. And the ecological risks caused by sulfonamides and tetracyclines to aquatic organisms had also increased markedly. Overall, this study may provide a reference for formulating regulatory policies regarding antibiotic use at different aquaculture stages.     

Metabolic responses of indigenous bacteria in chicken faeces and maggots to multiple antibiotics via heavy water labeled single-cell Raman spectroscopy

The use of maggots derived from chicken faeces as fish diets might serve as a vehicle for the widespread of multiple antibiotic resistant bacteria(ARB) in the environment. Heavy water labeled single-cell Raman spectroscopy(D 2 O-Raman) was applied to detect the metabolic responses of indigenous bacteria in chicken faeces and maggots to different concentrations of combined colistin, kanamycin, and vancomycin. By incubating the samples with D 2 O and antibiotics, metabolically active bacterial cel...     

4种粪便堆肥过程中抗生素的降解特性

饲料中抗生素的广泛使用导致了粪便中抗生素的大量残留,堆肥工艺可以降解残留的抗生素.本研究以蛆粪、鸡粪、猪粪和牛粪为对象,利用中试好氧堆肥装置,研究不同类型粪便的抗生素残留情况及其堆肥降解特性.结果表明,磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类是主要存在的抗生素类型,不同类型粪便其优势抗生素均不同.对各粪便堆肥中抗生素降解规律研究发现:氟喹诺酮类抗生素和土霉素在堆肥第7 d检出水平为0,降解速度最快;强力霉素在4种粪便堆肥中的降解幅度在85%以上;磺胺类抗生素在鸡粪、猪粪和牛粪堆肥中的降解幅度在80%以上,但是在蛆粪堆肥中的降解效果较差;大环内酯类抗生素仅存在蛆粪中,经堆肥其降解幅度为70. 79%.相关性结果显示,含水率和容重是影响4种粪便堆肥抗生素降解率最主要的环境因子.     

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.