基于高通量分析方法的长江干流重庆段抗生素种类特征及来源初探

采用高通量分析方法对长江干流重庆段11个流域断面、2个市政污水处理厂进水和6个养殖场废水的潜在抗生素进行筛查,并结合抗生素使用调查探讨其来源。结果表明,(1)共检出83种抗生素,其中流域内检出36种,污水处理厂和养殖场废水中检出70种;磺胺间甲氧嘧啶检出率最高,在流域水体和废水的检出率分别为91%和55%,喹诺酮类是检出抗生素的主要类型;(2)长江干流重庆段下游检出抗生素数量高于上游检出抗生素;(3)有20种抗生素可能由上游携带和重庆市内排放2种方式进入流域,7种抗生素可能由上游携带入境,9种抗生素可能由重庆市内排放引入长江。     

不同藻密度下诺氟沙星对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数的影响

诺氟沙星是一种被广泛使用的抗生素,但其对轮虫的毒性作用尚不清楚。为调查诺氟沙星对轮虫的毒性及其与藻密度之间的关系,以及各试验终点对诺氟沙星污染的相对敏感性,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,研究了不同斜生栅藻密度(1.0×10~6、2.0×10~6和4.0×10~6cells·m L~(-1))下不同浓度(0、5、20、35、50、65和80 mg·L~(-1))的诺氟沙星对其生命表统计学参数的影响。结果显示,与3个藻密度下的对照组相比,暴露于5～80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫生命期望和世代时间显著延长,净生殖率和种群内禀增长率显著提高。5 mg·L~(-1)的诺氟沙星使生命期望和世代时间的延长幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却随着藻密度的升高而减小; 5 mg·L~(-1)的诺氟沙星对净生殖率和种群内禀增长率的提高幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却在2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最小,4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最大。1.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,诺氟沙星浓度对轮虫后代混交率无显著性影响(P0.05); 2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5～35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低; 4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5、35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低。当藻密度为1.0×10~6和2.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系;当藻密度为4.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系。本研究表明,亚致死浓度的诺氟沙星促进轮虫的存活、发育、孤雌生殖和种群增长,促进作用的幅度受藻密度的显著影响。     

北京蔬菜地土壤中抗生素抗性基因与可移动元件的分布特征

为揭示北京地区蔬菜土壤中抗生素抗性基因与可移动元件的分布特征应用高通量荧光定量PCR方法(HT-qPCR),选取北京3个区5个蔬菜基地进行调查研究.在蔬菜基地土壤中共检测到92～121种抗生素抗性基因,4～6种可移动元件,抗生素抗性基因及可移动元件按区分开.各蔬菜基地中共有且丰度较高的抗生素抗性基因型为:多重耐药类oprD、acrA-04和acrA-05,大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素B类抗生素抗性基因(MLSB)酰胺酶类fox5,万古霉素类vanC-03;共有可移动元件为intI1.蔬菜基地土壤中共检测到7种抗生素,含量较高的抗生素种类为恩诺沙星(ENR)、诺氟沙星(NOR)、土霉素(OTC)、磺胺甲噁唑(SMX).顺义区S1与S2蔬菜基地土壤中抗生素的种类与丰度均最高,依次是通州区T蔬菜基地、昌平区C2与C1蔬菜基地.相关性分析表明,蔬菜基地土壤中抗生素抗性基因丰度与抗生素丰度存在显著正相关(P <0.05).研究结果可为后续控制抗生素抗性基因的传播提供基础理论数据.     

上海沙田湖养殖区及周边水体中氟喹诺酮类抗性基因的分布特征及其与环境因子关系

集约化水产养殖区常被认为是水体抗生素和抗性基因的主要潜在来源,然而对其该类水体中抗生素和抗性基因污染情况的研究仍相对匮乏.本文以上海市沙田湖养殖区及周边水体为调查对象,利用宏基因组学高通量测序技术,于2020年9月对水体中的氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones,FQs)和氟喹诺酮类抗性基因(fluoroq...     

太湖贡湖湾水域抗生素污染特征分析与生态风险评价

为评估太湖贡湖湾水域抗生素污染程度与生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测分析了4类抗生素(四环素类、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类)在贡湖湾表层水的污染特征.结果表明,16种目标抗生素中,有13种在贡湖湾水体中检出,质量浓度范围为0.005~4.720μg·L-1,其中土霉素(oxytetracycline,OTC)检出浓度最高.抗生素在南北两湖湾的检出水平也互有高低,其中四环素类抗生素北部湾要高于南部湾,而喹诺酮类和磺胺类抗生素的检出量南部湾要高于北部湾.采用风险商值法进行风险评估,初步评估结果为贡湖湾水域中检出的抗生素中,处于高风险的有5种:四环素类土霉素(OTC)及喹诺酮类诺氟沙星(norfloxacin,NOR)、氧氟沙星(ofloxacin,OFL)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)和恩诺沙星(enrofloxacin,ENR),占检出种类38.5%;中风险有4种:四环素(tetracycline,TC)、金霉素(chlortetracycline,CTC)、罗红霉素(roxithromycin,ROX)和磺胺甲基异噁唑(sulfamethoxazole,SMX),占检出种类30.8%;其余4种磺胺甲基嘧啶(sulfamerazine,SMR)、磺胺甲氧哒嗪(sulfamethoxypyridazine,SMP)、磺胺喹噁啉(sulfaquinoxaline,SQX)和甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim,TMP)为低风险.评估结果表明贡湖水域抗生素存在一定生态风险,其中四环素类和喹诺酮类尤为突出,应引起足够的注意,并采取相应防范措施.     

Determination of minimum inhibitory concentration and half maximal inhibitory concentration of antibiotics and their degradation products to assess the eco-toxicological potential

Abstract

Numerous studies have been reported on today’s ubiquitous presence of antibiotics in surface waters causing the emergence of multidrug-resistant bacteria. Advanced water treatment procedures aim at the complete prevention and elimination of antibiotics from entering natural water bodies. In this study, photoinduced degradation processes using UVC-irradiation were applied toward selected fluoroquinolone, tetracycline, macrolide, and sulfonamide antibiotics. Photodegradation products were elucidated using high-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC-MS). Rate constants and quantum efficiencies were determined for the active substances and their photo-transformation products. As a measure of ecotoxicity, minimum inhibitory and half-maximal inhibitory concentrations were determined against the Gram-negative bacterium Pseudomonas fluorescens and the Gram-positive Bacillus subtilis in a standard assay format. These values were further recorded as a function of UV exposure time. The irradiation time-dependent increase of minimum inhibitory concentration (MIC) values agreed well with the kinetic models. After 10?min of irradiation, the compound solutions ceased to inhibit bacterial cell growth, indicating removal of the pharmaceutical activity. These findings were found in agreement with quantitative structure–activity relationship analysis. The combination of microbiological activity testing, molecular structure analysis, chemical kinetic investigation, and quantitative structure–activity relationship models proved to be able to predict irradiation times and evaluate potential ecotoxicological hazard of the irradiated drugs.     

抗生素与三唑类杀菌剂混合物对羊角月牙藻的长期毒性相互作用研究

地表水中抗生素与农药的混合暴露及其潜在生态与健康风险受到广泛关注。然而,目前关于抗生素与农药混合毒性研究大多仅考虑急性毒性,缺乏其长期毒性相互作用的研究。以较为广泛使用的2种抗生素土霉素(OXY)、环丙沙星(CIP)和1种三唑类杀菌剂农药戊唑醇(TCZ)及其二元混合物为研究对象,以生态系统中初级生产者绿藻(羊角月牙藻)为受试生物,研究目标混合物在暴露时间为96、120、144和168 h的长期毒性相互作用。结果表明,单一物质及其混合物随暴露时间延长而毒性增大;同一暴露时间点的单一污染物毒性大小顺序为OXYTCZCIP;混合物毒性相互作用与浓度、混合物组分和暴露时间三者密切相关;混合体系的拮抗作用均出现在高浓度区域,而中、低浓度区域呈协同作用或加和作用; OXY-CIP与CIPTCZ混合体系的协同作用随着暴露时间延长而协同作用逐渐增大。研究结果对水环境中抗生素与农药复合污染生态风险评估具有重要的现实意义。     

高效液相色谱法测定畜禽废物中磺胺类、喹诺酮类抗生素

建立了一种荧光和紫外检测器串联同时测定磺胺类（磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺甲嗯唑）和喹诺酮类（诺氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星）抗生素的高效液相色谱法．4种磺胺类、3种喹诺酮类抗生素分别在0．50—10．0μg·mL一、0．01—0．50μg·mL。范围内线性良好,相关系数R^2〉0．99．确定了最佳提...     

河水-地下水交互带沉积物中抗生素和代谢产物提取方法优化及其分布特征

河水-地下水交互带是污染物发生富集、降解和转化等生物地球化学过程的重要场所.抗生素作为一类广泛关注的有机污染物,探索其在交互带中的分布特征对认识特殊生境下污染物迁移转化过程具有重要意义.由于交互带氧化还原条件变化敏感,沉积物组成特殊,建立了一种有效提取交互带中22种抗生素及4种磺胺类代谢产物的前处理方法,并对样品初始状态、提取温度、提取液p H值以及有机提取溶剂进行了优化.同时对汉江下游河水-地下水交互带沉积物中的抗生素含量进行分析,结果表明,采用p H=3的乙腈/乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)-Mcllvaine缓冲液(1∶1,体积比)对未经氧化的沉积物原样在40℃条件下进行3次微波提取,目标抗生素的回收效果最好.汉江下游交互带沉积物中共检出11种抗生素,其中以土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFL)为主,最高检出含量分别为6.77 ng·g^-1和5.81 ng·g^-1.不同交互剖面中抗生素含量的垂向分布差异较大,主要与沉积物岩性、抗生素理化性质和地表水-地下水交互作用等影响因素有关.     

土壤中四环素类抗生素降解及对小白菜根系生长发育的影响

采用土培试验,分析了小白菜(Brassica campestris L.)的发芽率、生物量和根长指标对3种抗生素胁迫的敏感性,比较了不同土壤中四环素类抗生素污染对小白菜根长生长的影响,并研究了四环素类抗生素在不同土壤中的降解特性.结果表明,小白菜对3种抗生素的敏感性为根长发芽率生物量.抗生素处理土壤30 d时,4种土壤中小白菜根长对3种抗生素胁迫的敏感性均为砖红壤红壤青紫泥黑土;同种抗生素在4种土壤中的降解率为黑土青紫泥红壤砖红壤,同种土壤中3种抗生素的降解率为土霉素金霉素四环素.相关性分析发现,土壤中四环素类抗生素的含量与土壤有机质、氮磷钾含量和阳离子交换量呈显著负相关.