磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌联合突变效应的研究

抗生素的滥用造成的环境安全问题已不可忽视,关于抗生素联合毒性效应研究较多,但联合突变效应研究较少。因此,本文以大肠杆菌为受试生物,研究了2种磺胺类抗生素(磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ))和3种四环素类抗生素(二甲胺四环素(MH)、盐酸四环素(TH)和盐酸强力霉素(DH))单一及联合暴露时对大肠杆菌的突变效应。结果表明:在单一暴露下,磺胺类抗生素会促进大肠杆菌的突变效应,四环素类抗生素没有明显的促进作用;联合暴露下,磺胺类抗生素对大肠杆菌突变效应为相加,磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌突变效应为拮抗。本研究初步探索了抗生素对大肠杆菌的联合致突变风险,为今后环境中抗生素混合暴露的生态风险评价和抗生素污染控制标准制定提供一种理论支撑。     

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。     

配套养殖体系中部分抗生素的污染特征

采用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱技术分析配套养殖体系粪便、水体和沉积物中4种磺胺类(SAs)、2种四环素类(TCs)、2种大环内酯(MLs)和2种喹诺酮类(QLs)抗生素的含量和分布特征.研究结果显示,在水体中共检出8种抗生素,浓度在ND—382 ng·L-1,2种四环素类抗生素未被检出,且水体中抗生素的浓度呈现旱季高于雨季;沉积物中共检出7种抗生素,其浓度分别在ND—3400μg·kg-1范围内,磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲噁唑(SMX)和罗红霉素(RTM)未被检出;在猪粪和鸭粪中均检出甲氧苄啶(TMP)、诺氟沙星(NFX)、脱水红霉素(ETM-H2O)和罗红霉素(RTM),同时猪粪中还检出2种四环素类,鸭粪中检出磺胺二甲嘧啶(SMZ)和环丙沙星(CFX),其中鸭粪中甲氧苄啶的最高浓度达到6.11 mg·kg-1.研究结果表明,不同介质中抗生素的含量存在一定差异,其中磺胺类抗生素在水体中浓度最高,喹诺酮类和四环素类在沉积物中的浓度最高;粪便中抗生素的种类与施药的种类密切相关,并且可能会加剧抗生素对水体环境的污染.     

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.     

固相萃取-高效液相色谱法测定畜禽粪便中的土霉素、金霉素和四环素

固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)检测猪、鸡和牛等畜禽粪便中土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)等四环素类抗生素.畜禽粪便采用EDTA-Mcllvaine缓冲提取液提取,并用LC-18固相萃取柱富集畜禽粪便样品中的抗生素.结果表明,采用该预处理方法,三种抗生素的加标回收率介于51.3%-93.7%之间.以0.01 mol·l-1草酸溶液/乙腈/甲醇(V/V/V=76/16/8,pH=2.5)混合溶液为流动相,在355nm检测波长条件下,三种抗生素能完全分离,且检测灵敏度较高;土霉素、四环素和金霉素的检出限分别为0.029mg ·kg-1,0.055mg·kg-1和0.073mg·kg-1采用该方法分析安徽省合肥地区的畜禽养殖场的畜禽粪便,除部分牛粪外,均有抗生素检出.     

氧化石墨烯纳米颗粒对抗生素类污染物吸附特征及影响因素

本文通过吸附动力学和吸附等温线探究了氧化石墨烯(GO)纳米颗粒对3种典型的四环素类抗生素(即四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC))吸附特征.结果表明,伪二级动力学模型可以很好的拟合吸附动力学的结果,吸附速率可能受化学吸附控制.吸附等温线的结果显示GO对3种抗生素均有较高的吸附能力,且吸附能力依次为：CTC>OTC>TC.这主要是由于四环素类抗生素可以通过π-π作用、阳离子-π键、疏水作用以及静电作用等机制与GO产生结合.此外,四环素类抗生素在GO上的吸附行为与背景溶液的水化学条件(如pH、离子强度和二价金属离子)密切相关.总体来讲,由于静电斥力的增强,抗生素在GO上的吸附量随着背景溶液pH值的升高或离子强度(NaCl)的增加而降低,这主要是由于静电引力和吸附点位的减少所致;二价阳离子(Cu²⁺)可以通过表面桥连作用,显著促进抗生素在GO上的吸附.本研究结果清楚地表明抗生素本身的化学性质和背景溶液的水化学条件在GO去除抗生素的过程起着重要作用.     

微生物固化曝气技术对养殖废水的深度处理

以微生物固化曝气技术为核心的污水处理系统为研究对象,研究养猪废水中的COD、N、P、总有机碳及抗生素(土霉素、四环素、金霉素、强力霉素、罗红霉素、阿奇霉素、氧氟沙星、恩诺沙星和环丙沙星)在不同处理单元的动态变化.结果表明,微生物固化曝气技术能有效去除常规污染物,除TP外,COD和NH+4-N的出水浓度均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001);该技术对抗生素的去除效果依抗生素的种类而变,对4种四环素类抗生素-的去除率高达85%以上;对大环内酯类中的阿奇霉素的去除率为62.8%;对大环内酯类中的罗红霉素和氟喹诺酮类抗生素则基本无效.微生物固化曝气技术能有效去除总有机碳、COD、NH+4-N和四环素类抗生素,对TP和其它抗生素类,需要进一步优化处理系统的运行条件,或改善固化微生物的组成,以提高这类污染物的处理效果.     

水环境中典型抗生素SPE-UPLC-MS/MS检测方法的建立

应用固相萃取(SPE)及超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术,建立了快速提取测定水环境中4种四环素类抗生素(四环素、土霉素、强力霉素、金霉素)和6种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺甲唑和磺胺噻唑)的方法.水样经过HLB小柱浓缩萃取之后以C18柱为分析柱,乙腈和0.1%甲酸水溶液为流动相,采用UPLC-MS/MS多反应监测(MRM)离子模式进行分析.纯水和城市生活污水中抗生素物质检出限分别为0.015—0.12 ng·L-1、0.03—0.09 ng·L-1,平均回收率分别为88.7%—113.5%、73.7%—94.5%,相对标准偏差均在2.6%—10.6%之间(n=8).方法操作简单、定性定量准确,检出限低,能够满足测定各类水环境中四环素类和磺胺类抗生素痕量残留的分析要求.     

上海市崇明岛养殖场周边环境中氟喹诺酮类抗生素的含量特征

在上海崇明岛选取15个不同规模的猪场、禽场和奶牛场,分别采集粪肥以及距离养殖场50 m内的地表水、土壤和相应的蔬菜样品,利用液相色谱串联质谱(LC/MS-MS)技术进行氧氟沙星(OFL)、恩诺沙星(ENR)、环丙沙星(CIP)和诺氟沙星(NOR)4种氟喹诺酮类抗生素含量分析,以了解目前上海市崇明岛养殖场周边环境中氟喹诺酮类抗生素的含量水平特征。结果表明,上海市崇明岛养殖场粪肥中氟喹诺酮类抗生素总含量范围为9.00~950μg·kg~(-1),平均值为144μg·kg~(-1),4种抗生素的检出率均在70%以上。周边地表水中氟喹诺酮总含量为2.8~477.5μg·L~(-1),平均值为86.8μg·L~(-1),ENR的检出率为66.7%,OFL、CIP和NOR的检出率均为100%。土壤中氟喹诺酮类抗生素总含量范围为19.1~802μg·kg~(-1),平均值为144μg·kg~(-1),OFL、ENR和CIP的检出率均为100%,NOR的检出率为90.9%。蔬菜中氟喹诺酮类抗生素总含量为ND~110μg·kg~(-1),平均值为21.9μg·kg~(-1)。OFL和CIP的检出率为73.3%,ENR和NOR的检出率为53.3%。养殖场周边环境中氟喹诺酮类抗生素含量均值为粪肥土壤周边地表水蔬菜。对同种氟喹诺酮类抗生素在养殖场周边不同环境介质中含量的相关性分析表明,OFL在粪肥与地表水中的含量呈正相关关系,OFL、CIP、NOR在水样与蔬菜中的含量呈正相关关系。     

水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展

四环素类抗生素是治疗与预防人类和动物疾病及细菌感染的一类广谱抗菌药。在畜牧养殖中,四环素类抗生素做为疾病治疗药物和促生长剂应用广泛,使用量巨大。本文综述了四环素类抗生素在水环境中的污染现状及其在水中的降解和去除研究进展。     

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.     

母体暴露环境浓度盐酸四环素对F1代斑马鱼胚胎骨骼发育的影响

抗生素被广泛应用于兽药和饲料添加剂中,尤其是四环素等广谱抗生素,长期滥用于养殖业中.四环素是目前用量最大、应用范围最广泛的一种抗生素.抗生素在体内蓄积,或者以原型随粪便排入环境中,造成环境污染.实验用斑马鱼为模式动物来评价低浓度四环素对斑马鱼下一代(F1)发育的毒性影响.选取4月龄亲代斑马鱼(F0),分别给予0.1、1...     

江苏典型中华绒螯蟹养殖区抗生素污染特征与生态风险评估

为评价江苏典型中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)养殖区抗生素污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-串联质谱仪(UPLC-MS/MS)分别检测了江苏高淳和金坛4个中华绒螯蟹养殖塘水体和沉积物中大环内酯类、四环素类、β-内酰胺类、喹诺酮类和磺胺类5类抗生素水平。结果表明:研究区中华绒螯蟹养殖水体中均存在一定程度的抗生素污染。高淳养殖水体中污染物主要为喹诺酮类、四环素类和大环内酯类抗生素,而金坛养殖水体中5类抗生素分布均匀。4个养殖塘中,养殖塘GC2水体中抗生素检出浓度最高,主要包括盐酸金霉素(241.99 ng·L~(-1))、螺旋霉素(198.53 ng·L~(-1))、环丙沙星(168.81 ng·L~(-1))、沙拉沙星(165.40 ng·L~(-1))、诺氟沙星(126.17 ng·L~(-1))、恩诺沙星(117.42 ng·L~(-1))和依诺沙星(103.08 ng·L~(-1));而沉积物中抗生素含量均较低。水体抗生素浓度与对应的水质指标的相关性分析结果显示,水体克林霉素、强力霉素和青霉素G钠盐浓度与COD_(Mn)呈显著相关。采用风险商值法对水体残留抗生素进行风险评估,结果表明江苏高淳和金坛中华绒螯蟹养殖环境中残留抗生素具有一定的生态风险,尤其是养殖塘GC2水体中大环内酯类和喹诺酮类抗生素对相应敏感物种的风险较高,直接影响藻类等浮游植物的生长。建议控制该类抗生素在养殖过程中的使用,以降低生态风险。     

超高效液相色谱-串联质谱法同时测定环境水样中的15种抗生素

采用固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱法,建立了水样中磺胺类、四环素类、氟喹诺酮类、大环内酯类和氯霉素类15种抗生素的同时测定方法.水样经HLB固相萃取柱富集,ACQUITY UPLC BEH C_(18)色谱柱分离,以乙腈和5 mmol·L~(-1)乙酸铵溶液(含0.1%甲酸)为流动相梯度洗脱,电喷雾离子源-串联质谱多反应监测模式检测.结果表明,同时测定15种抗生素的线性范围为5—100μg·L~(-1)(相关系数均大于0.997),检出限为2.1—22.0 ng·L~(-1),定量限为6.9—71.8 ng·L~(-1);空白水样在加标水平为5、10、20μg·L~(-1)时,抗生素的回收率为50.1%—109.0%,相对标准偏差为0.4%—8.5%(n=7).用本文建立的方法检测某农业小流域环境水样,发现5类抗生素可被不同程度检出,浓度范围为0.1—106.2 ng·L~(-1).     

猪场土壤中5种四环素抗性基因的检测和定量（Quantification of Five Tetracycline Resistance Genes in Soil from a Swine Feedlot）

近年来由于四环素在畜禽养殖业中的大量使用,诱导了环境中四环素抗性微生物的产生,然而有关四环素抗性基因在土壤中存在、迁移和扩散的研究目前还很少.论文提取了北京一规模化养猪场周边土壤的微生物DNA,利用普通PCR检测到5种四环素抗性基因(tet(B/P)、tet(M)、tet(O)、tet(T)、tet(W)),这5种基因都属于编码核糖体保护蛋白的一类.进一步建立了定量PCR程序对这5种基因进行了定量.结果显示,除tet(T)和tet(M)含量接近外(p=0.367),其余几种基因含量之间均差异显著(p<0.05),其中tet(W)的含量最高((2.16±0.20)×108copies·g-1(干土)),比含量最低的tet(B/P)((2.89±0.54)×106copies·g-(1干土))高出约两个数量级.抗性基因tet(W)、tet(T)、tet(M)、tet(O)含量均较高,为猪场土壤中优势抗性基因.这些基因曾被报道广泛存在于猪和牛的肠道中,显示抗性基因很可能是通过基因横向转移(HGT)等机制从养殖动物体内传播到周围土壤中土著微生物体内的.论文所建立的实验方法为进一步系统研究抗生素抗性基因在土壤中的环境行为及其生态风险提供了基础.     

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。     

中国胡焕庸线下方四区域沉积物和土壤中抗生素污染特征及生态风险评价

抗生素大量滥用已逐渐引起全球性生态问题,研究沉积物和土壤抗生素的污染分布及生态风险,对理解抗生素在复杂环境介质中的迁移转化及其风险管理和控制具有重要的理论意义。基于全面的文献研究,筛选出4大类共13种抗生素作为研究对象,整合从文献中提取的中国胡焕庸线下方四区域中沉积物和土壤中抗生素的监测数据成果,分析其污染水平、空间分布特征,采用主成分分析法(PCA)进行源解析,并评价了其生态风险。研究结果表明,研究区域内沉积物和土壤中抗生素的平均含量分别为1.28 mg·kg~(-1)和1.48 mg·kg~(-1),均高于土壤中抗生素生态毒害效应的阈值。沉积物和土壤中抗生素的分布具有明显的地域特征,污染水平最高的区域分别为华北和华东地区,四环素类抗生素是两种环境介质中污染量最高的抗生素。PCA解析结果表明沉积物和土壤中的抗生素水平分别受3种来源的共同影响,其中,生活污水及制药废水排放对沉积物中抗生素影响最大,相对贡献率为60.01%,土壤抗生素来自污水灌溉、污泥及畜禽粪肥施用等活动,累积贡献率为77.9%。风险评价结果表明研究区域内大部分抗生素的生态风险处于低风险水平,四环素类抗生素在各区域都具有相对较高的风险水平。沉积物中土霉素的风险熵值最高,土壤中金霉素和氧氟沙星处于高/中等风险水平。除华北区域外,其余区域沉积物中抗生素的联合生态风险均低于土壤。     

溶液酸度对四环素类物质光降解和光催化降解速率的影响

比较了四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC)这3种四环素类物质在不同pH条件下的光降解和光催化降解速率.结果表明,在紫外光(UV)作用下3种四环素类物质的降解速率由高到低依次为OTC、CTC和TC,而在UV-TiO2光催化体系下,pH值为3.0～7.0时3者的降解速率无明显差异;碱性条件有利于TC、OTC和CTC的光降解和光催化降解,且降解过程中有NH;生成.     

四环素降解菌的筛选及其降解特性

四环素类抗生素在畜禽养殖业中的大量使用给生态环境带来了严重危害.从活性污泥中筛选到一株对四环素具有良好降解能力的高效降解菌株,命名为TTC-1.形态观察、革兰氏染色及16S r RNA序列分析表明该菌株为革兰氏阴性菌,并鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae).采用单因素试验分别研究温度、初始p H、接种量、金属盐种类等因素对该菌株四环素降解效率的影响.基于单因素试验结果,通过响应面优化该菌的四环素降解条件,拟合得到二次多项回归模型,确定了降解四环素的最佳条件为温度34.4℃,p H 7.22,Mn SO4浓度0.32 g/L.在最优条件下,预测四环素降解率为93.77%,验证值为94.26%,说明建立的模型具有较高的精度.本研究表明TTC-1对四环素具有良好降解效果,有望为该菌在含四环素的实际废水生物强化处理过程中提供理论参考.     

邻苯二甲酸及丙二酸对方解石吸附四环素的影响

通过批量平衡法,研究丙二酸及邻苯二甲酸对方解石吸附四环素的影响.结果表明,初始pH值为7.7时,随丙二酸和邻苯二甲酸浓度升高,它们的吸附竞争作用逐渐增强,四环素的吸附率不断下降.初始pH值为8.3时,丙二酸浓度为0—0.001 mmol·L~(-1)时,它的竞争作用较弱,而溶液pH值的变化(8.3—8.5)有利于四环素吸附,所以四环素吸附率上升;丙二酸浓度为0.001—0.03 mmol·L~(-1)时,它的竞争作用较强,且溶液pH值的变化(8.5—8.9)不利于四环素吸附,所以四环素吸附率下降.邻苯二甲酸浓度为0—1.8 mmol·L~(-1)时,它的竞争作用较弱,而溶液pH值的变化(8.3—8.5)有利于四环素吸附,因而四环素吸附率不断上升.初始pH值为8.9时,丙二酸与邻苯二甲酸大部分都参与到溶液中的配位络合反应,对四环素的吸附影响不大.以上两种二羧酸在不同的实验条件下对四环素吸附分别产生了不同的影响结果,为今后研究其他二羧酸对四环素吸附的影响提供借鉴作用.