中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展

四环素类抗生素由于其广谱性和价格低廉被广泛应用于畜禽养殖及水产养殖业,但这些抗生素却不能完全被机体吸收,而大部分以原形或代谢物形式经粪便排出体外,并随着粪肥农用最终在土壤中吸附累积,造成污染,进而危害农业土壤生态安全。农业土壤四环素抗生素污染已成为当前农业环境污染及生态安全研究的热点之一,为更确切全面地评估四环素抗生素对中国农业土壤的污染和危害,文章对该物质在农业土壤中的污染现状和来源分析进行综述,旨在为中国农业土壤抗生素污染防治和环境风险评价提供科学依据。据文献报道,中国农业土壤普遍检出四环素类抗生素,其中土霉素、金霉素和四环素的质量分数分别为0~8 400、0~5 520和0~2 450μg·kg~(-1);部分样点土壤中四环素类抗生素的含量超出了兽药国际协调委员会(VICH)筹划指导委员会提出的土壤抗生素生态毒害效应的触发值(100μg·kg~(-1)),具有一定生态风险。研究表明,相对四环素,土壤残留的土霉素和金霉素生态风险较高。此外,文献调研指出,中国农业土壤四环素类抗生素主要来源于畜禽粪肥的施用。一般情况下,粪肥施用量越大,施用时间越长,土壤残留四环素类抗生素的含量就越高。通过对近10年中国农业土壤四环素类抗生素污染现状研究进展的综述,以及对中国农业土壤四环素类抗生素污染特征和主要来源的剖析,提出今后应进一步重视对区域尺度上农业土壤抗生素输入量的调查和污染源的解析;并将"土壤-作物-周围水体"作为一个整体,开展抗生素迁移转化和生态环境风险评估的相关研究。     

我国环境中全氟辛酸(PFOA)的预测无效应浓度推导

利用欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD)中计算预测无效应浓度(PNEC)的方法,筛选出我国环境介质(水体、土壤和沉积物)中各生物物种的毒性数据,得到水体、土壤和沉积物中的PNEC分别为0.57 mg.L-1、0.19 mg.kg-1ww和2.06 mg.kg-1ww,该值可为我国PFOA的环境风险评价提供科学基础.     

两种四环素类兽药抗生素对白菜种子发芽与根伸长抑制的毒性效应

采用土培和水培相结合的方法,在预试验研究的基础上,研究砖红壤中不同质量分数金霉素（0～4 000 mg·kg-1）、土霉素（0～25 000 mg·kg-1）和水溶液中不同质量浓度金霉素（0～150 mg·L-1）和土霉素（0～150 mg·L-1）污染对白菜（Brassica pekimensis）种子发芽的抑制与毒性效应。结果表明：（1）当土壤中添加外源土霉素时,白菜种子发芽率总体呈下降趋势。而当添加金霉素时,白菜种子发芽率在85%附近波动,与对照相比,并无显著差异（P〉0.05）。而在水培条件下,金霉素对白菜发芽的抑制作用大于土霉素,但并未达显著差异水平（P〉0.05）。（2）白菜根伸长量随着土壤、水溶液中土霉素和金霉素质量分数或质量浓度的增加而缩短,生长均受到抑制。且与两种抗生素的质量分数或质量浓度均表现为极显著的相关性（P〈0.01）。（3）同一质量分数或质量浓度水平下,发芽率、根伸长、芽伸长对金霉素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为根伸长〉芽伸长〉发芽率。根伸长抑制率可作为诊断土霉素、金霉素对土壤毒性的敏感指标,反映土壤被四环素类抗生素污染的状况。（4）金霉素和土霉素在水培条件下对白菜的IC50值分别为20.32和287.52 mg·L-1。而在土壤中,白菜对金霉素和土霉素的IC50值分别为851.08和14 045.75 mg·kg-1。说明在土霉素对白菜的毒性作用小于金霉素,并且2种抗生素在土壤中对白菜根伸长的抑制效应明显低于水溶液中的抑制效应,这与土壤对抗生素污染有重要的缓冲作用有关。     

基于我国物种毒性数据的多溴联苯醚预测无效应浓度分析

采用多溴联苯醚(PBDEs)对我国广泛分布生物物种的生态毒性数据,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件,对不同环境介质中PBDEs预测无效应浓度(PNEC)进行了推导。结果表明:我国淡水环境PBDEs(四溴、五溴、八溴)的PNEC水分别为50μg·L~(-1)、0.53μg·L~(-1)、0.017μg·L~(-1)。沉积物环境PBDEs(四溴、五溴、八溴和十溴)的PNEC沉积物分别为823.35 mg·kg~(-1)wt、1.55 mg·kg~(-1)dw、12.72 mg·kg~(-1)dw、38.41 mg·kg~(-1)dw。土壤环境PBDEs(四溴、五溴、八溴和十溴)的PNEC土壤分别为668.3mg·kg~(-1)wt、0.38 mg·kg~(-1)dw、147 mg·kg~(-1)dw、98 mg·kg~(-1)dw。次生毒性PBDEs(五溴、八溴和十溴)的PNEC经口分别为0.3~0.7 mg·kg~(-1)、0.56 mg·kg~(-1)、2 500 mg·kg~(-1)。该数值期为我国PBDEs的环境风险评价提供科学基础。     

基于物种敏感度分布及相平衡理论的汾河流域磺胺类抗生素生态风险阈值研究

磺胺素类抗生素(SAs)广泛应用于医疗、畜禽养殖等领域。但过量的SAs通过多种方式最终进入流域水体和沉积物中,对流域生态系统带来潜在的风险。预测无效应浓度(PNEC)可以作为评估污染物潜在生态风险的阈值,因此确定水体和沉积物中SAs的PNEC是风险评估的关键。本研究以黄河支流——汾河流域为研究区,通过采集水体和沉积物的样品,发现水体中SAs的磺胺甲恶唑(SMX)含量最高,均值为73.6 ng·L^-1,而磺胺醋酰(SAAM)检出率最高,高达100%。沉积物中仅检出了2种SAs类抗生素,为磺胺醋酰(SAAM)和磺胺喹恶啉(SQX),但检出频率却高达100%。基于物种敏感度分布(SSD)得到水体中SAs的生态风险阈值为3.40～440μg·L^-1。在此基础上,基于水-沉积物密度、体积比等参数,采用相平衡理论(EqP)进一步得到了沉积物中SAs的生态风险阈值为0.065～75.5 mg·kg^-1。基于确定的生态风险阈值,对汾河流域SAs现状进行风险评估,结果表明仅水体中的甲氧苄啶(TMP)的风险商(RQ)均值为0.014,存在一...     

地表水中磺胺类抗生素的生态风险评价

抗生素滥用导致地表水中频繁检出抗生素抗性基因,抗生素抗性基因对生态环境和人体健康具有潜在危害。收集整理磺胺甲恶唑(SMX)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)3种磺胺类抗生素的慢性毒性参数数据(NOEC)及其在中国14个不同地表水中的环境检测浓度(MEC),得到SMX、TMP、SMZ的NOEC值范围分别为9.4~2 500、157~200 000、300~200 000μg?L-1,其对藻类、甲壳类、鱼类3个营养级中最敏感的物种分别为大型蚤Daphnia magna、斑马鱼Danio rerio、月牙藻Pseudokirchneriella subcapitata,三者的NOEC值分别为120、157、1 000μg?L-1;地表水中SMX、TMP、SMZ最大MEC分别出现于白洋淀湖(940 ng?L-1)、莱州湾(330 ng?L-1)、九龙江(775.5 ng?L-1)。采用风险评价因子(RAF)和物种敏感性分布(SSD)分别计算出3种磺胺类抗生素的预测无效应浓度(PNEC),RAF法得到的PNEC值分别为12、15.7、100μg?L-1,SSD法得到的PNEC分别为4.674、107.394、255.516μg?L-1。通过风险熵(RQ)法对不同地表水中3种磺胺类抗生素进行生态风险评价,结果显示除了白洋淀湖中SMX的RQ值为0.201,存在潜在风险,其他水域中RQ均小于0.1,说明中国地表水中SMX、TMP、SMZ风险很小或无风险。     

淡水环境中短链氯化石蜡的预测无效应浓度及生态风险评估

短链氯化石蜡(short-chain chlorinated paraffins, SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》增列的一类持久性有机污染物。搜集筛选出SCCPs对8种淡水生物的慢性毒性数据,构建了物种敏感度分布曲线(SSD),推导出SCCPs的淡水预测无效应浓度(PNECwater)为0.425μg·L~(-1),淡水沉积物预测无效应浓度(PNECsed)为992.5μg·kg-1。搜集了国内外部分淡水河流水体及沉积物中SCCPs环境暴露数据,运用商值法,评估SCCPs的生态风险。结果表明,长江中游和白洋淀水体风险商范围为2.6～154.4和3.7～132.5,处于高风险;国外河流SCCPs污染水平较低,北美地区与日本淡水河流SCCPs风险商小于1,处于低风险。长江中游沉积物的SCCPs的风险商高达400.6,呈现显著风险,欧洲工业区域淡水沉积物中SCCPs存在潜在风险。本研究为SCCPs水质标准制定与环境风险管理提供参考依据。     

浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四环素类抗生素残留

为了解畜禽粪便中抗生素残留和长期施用含抗生素畜禽粪肥的农田土壤中抗生素残留情况,采样分析了浙北地区畜禽粪便样和施用畜禽粪肥的农田土壤中3种四环素类抗生素(土霉素、四环素和金霉素)残留状况,并与未施畜禽粪肥农田进行比较.结果表明,畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素残留量分别在检测限以下至16.75、29.60和11.63mg·kg-1之间,总平均值分别为1.57、3.10和1.80mg·kg-1.猪粪、鸡粪、牛粪中抗生素残留量依次降低.抗生素高残留的畜禽粪主要采自规模化养殖场,家庭散养畜禽的粪便中抗生素含量较低.施用畜禽粪肥的农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93%、88%和93%,残留量分别在检测限以下至5.172、0.553和0.588mg·kg-1之间.施用畜禽粪肥农田表层土壤土霉素、四环素和金霉素的平均残留量分别为未施畜禽粪肥农田的38倍、13倍和12倍,说明畜禽粪肥是农田土壤抗生素的重要来源.亚表层与表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量比值分别在0.01～2.13、0.02～1.91和0.02～1.36之间,平均分别为0.64、0.65和0.56.相关分析表明,农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量与土壤黏粒含量呈正相关;土壤质地越轻(黏粒越少),抗生素越易下移并积累在亚表层.     

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。     

辽河表层沉积物重金属生态风险与综合毒性表征

采用ICP-MS测定了辽河26个支流表层沉积物间隙水中7种重金属(Pb、Cu、Cr、Zn、Ni、As、Cd)的含量,并应用间隙水毒性基准单位(IWCTU)和Nemeraw指数(NI)对间隙水重金属生态风险进行了评价;同时利用摇蚊幼虫活体生物毒性测试方法评估了辽河流域26个支流表层沉积物的综合毒性。研究结果显示,辽河支流表层沉积物间隙水7种重金属平均含量为:Pb 3.92μg·L-1,Cu 5.73μg·L-1,Cr 7.21μg·L-1,Zn 4.33μg·L-1,Ni 4.48μg·L-1,As 5.89μg·L-1,Cd 0.29μg·L-1,根据IWCTU值和NI值,柴河、养息牧、亮子河、凡河、付家窝堡、接官厅具有潜在的生态风险;综合毒性表征结果表明,柴河、长沟子河、付家窝堡、柳河、一统河、潮沟河表层沉积物对摇蚊幼虫具有较高毒性。结合重金属毒性和综合毒性分析,认为辽河流域支流表层沉积物毒性应该是由复合污染形成,而不仅仅是重金属污染。