水体中抗生素的检测及去除方法研究综述

抗生素是目前世界上应用最广泛的药物之一。大量抗生素的使用,不可避免地给自然环境造成巨大的压力。由于污水截流不彻底等原因,工业、养殖及医疗活动等进入环境中的抗生素通过各种途径进入饮用水体,对水质安全及人类健康构成威胁。针对抗生素对水环境造成的污染,讨论目前国内外水环境中抗生素检测技术和去除手段的研究情况,主要对水中抗生素的富集方法、仪器检测及臭氧氧化去除技术进行分析,最后对抗生素污染的研究方向进行了展望。     

抗生素类制药废水厌氧消化产物急性毒性的检测

为判断抗生素类制药废水厌氧消化产物对功能菌群自身的毒害作用,采用发光细菌法研究了制药废水中残留抗生素及厌氧消化中间产物的单独及联合毒性（15 min-IC50）.试验表明,厌氧消化中间产物乙醇、乙酸、丙酸和丁酸对发光杆菌的半抑制浓度（15 min-IC50）分别为19.40、20.71、10.47和12.17 g·L-1,其毒性大小顺序为：丙酸〉丁酸〉乙醇〉乙酸.不同类抗生素氨苄青霉素、卡那霉素、林可霉素和环丙沙星对发光杆菌的半抑制浓度分别为3.99、5.11、4.32和5.63 g·L-1,其毒性大小顺序为：氨苄青霉素〉林可霉素〉卡那霉素〉环丙沙星.厌氧消化中间产物,氨苄青霉素-厌氧消化中间产物,环丙沙星-厌氧消化产物对发光细菌的联合毒性呈相加作用;卡那霉素-厌氧消化中间产物、林可霉素-厌氧消化中间产物、4类抗生素与厌氧消化中间产物对发光细菌的联合毒性呈协同作用.研究结果表明,可使用发光细菌评价抗生素类制药废水厌氧消化处理的可行性,并为工程开发提供操作依据.     

长三角典型城郊不同土地利用土壤抗生素组成及分布特征

阐明不同土地利用条件下土壤抗生素的组成及其分布特征对于正确客观认识抗生素的空间扩散迁移过程具有重要意义.本研究选取长三角典型城郊地区宁波樟溪流域,在流域内根据土地利用、地形特征等布设样点采集0~40 cm深度土壤样品,利用固相萃取和HPLC-MS/MS测定土壤中抗生素含量,研究不同土地利用类型中土壤抗生素的组成及其含量,以及土壤抗生素在城郊地区的空间分布特征,并对其来源和影响因素进行了初步探讨.研究结果表明,流域内土壤抗生素分布具有较大的空间差异性,抗生素含量范围为0.05~395.55μg·kg~(-1).不同土地利用类型土壤中抗生素含量与组成差异较大,农田土壤抗生素含量范围0.35~395.55μg·kg~(-1),主要成分为四环素类(TCs),约占81.45%;林地土壤抗生素含量显著低于农田,含量范围为0.07~3.65μg·kg~(-1),主要成分为喹诺酮类(QNs),约占70.04%;园地土壤抗生素含量与组成介于两者之间,主要包括TCs(67.63%)和QNs(29.55%),含量范围为0.05~26.43μg·kg~(-1),显著低于农田,但与林地之间没有显著差异.本研究选用距城镇距离、距道路距离、海拔以及土壤C/N来表征人类活动的影响,数据分析表明土壤抗生素含量随4个指标的增加而降低,同时Spearman相关分析表明选取的4个指标均对土壤抗生素总含量具有显著的负影响(P0.01).研究结果表明典型城郊土壤抗生素污染主要受土地利用的影响,其含量则随人类活动强度的减弱而降低.     

Activated carbon adsorption of quinolone antibiotics in water: Performance, mechanism, and modeling

The extensive use of antibiotics has led to their presence in the aquatic environment, and introduces potential impacts on human and ecological health. The capability of powdered activated carbon(PAC) to remove six frequently used quinolone(QN) antibiotics during water treatment was evaluated to improve drinking water safety. The kinetics of QN adsorption by PAC was best described by a pseudo second-order equation, and the adsorption capacity was well described by the Freundlich isotherm equation. Isotherms measured at different p H showed that hydrophobic interaction, electrostatic interaction,and π–π dispersion force were the main mechanisms for adsorption of QNs by PAC. A p H-dependent isotherm model based on the Freundlich equation was developed to predict the adsorption capacity of QNs by PAC at different p H values. This model had excellent prediction capabilities under different laboratory scenarios. Small relative standard derivations(RSDs), i.e., 0.59%–0.92% for ciprofloxacin and 0.09%–3.89% for enrofloxacin,were observed for equilibrium concentrations above the 0.3 mg/L level. The RSDs increased to 11.9% for ciprofloxacin and 32.1% for enrofloxacin at μg/L equilibrium levels, which is still acceptable. This model could be applied to predict the adsorption of other chemicals having different ionized forms.     

广东镇海湾红树植物器官中氟喹诺酮类（FQs）抗生素吸收及转运特征研究

红树林高位养殖中抗生素氟喹诺酮类(FQs)有较多残留,但目前关于红树植物对抗生素的吸收及器官转运特征鲜有研究.本研究采用高效液相色谱-质谱联用法定量分析了广东镇海湾的两种优势红树植物桐花(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)根、枝、叶中4种FQs—氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)的含量,用植物器官转移因子(PF)的方法评价了4种FQs在植物体内的转移能力,探讨了植物含脂率(LR)对器官中FQs残留的影响.结果表明:两种红树植物器官中均有4种FQs检出;OFL、NOR、ENR的含量在桐花树中为:枝(6.36~12.23μg·kg~(-1))叶(4.05~10.92μg·kg~(-1))和根(5.01~10.47μg·kg~(-1)),秋茄中为:根(6.27~24.70μg·kg~(-1))叶(5.74~10.98μg·kg~(-1))枝(3.63~7.00μg·kg~(-1)),CIP不符合此规律.4种FQs的根向枝/叶转移因子PFTL/R皆为PFTL/R(桐花树)PFTL/R(秋茄)1,说明桐花树、秋茄根部的FQs均可向地上部分大量转移,且桐花树根部向地上部分转运FQs的能力比秋茄强;桐花树对FQs有吸收及转运作用,秋茄的根则对FQs的吸收作用较强.LR的高低不是4种FQs吸收和转运的关键影响因子.     

β-内酰胺类抗生素前处理技术及其残留的研究进展

β-内酰胺类是指在结构中有β-内酰胺环的一大类抗生素,在人类和动物疾病的治疗和预防上有着广泛的应用。抗生素的长期滥用造成药物在各种环境和动物源性食品中的残留,严重威胁环境生态和人体健康,因此各种样品中β-内酰胺类抗生素的分析检测方法成为当下研究热点。介绍了在测定β-内酰胺类抗生素残留时常用的前处理方法,包括液液微萃取技术、固相萃取技术和基质固相分散技术,同时研究了多种样品中β-内酰胺类抗生素残留的研究现状。     

贵阳市污水处理厂中典型抗生素的污染水平及生态风险

为了解贵阳市污水处理厂对进水中典型抗生素的去除情况及污水处理厂出水对受纳水体中水生生物的影响,对贵阳市两座污水处理厂进出水及受纳水体中9种典型抗生素进行调查.结果表明,污水处理厂进出水中抗生素均有不同程度检出,进出水中抗生素的浓度范围在ND～835. 60 ng·L~(-1)和ND～286. 60 ng·L~(-1)之间,其中氧氟沙星(OFX)浓度最高,进水分别为835. 60 ng·L~(-1)和539. 00 ng·L~(-1),出水分别为11. 74 ng·L~(-1)和286. 60 ng·L~(-1).污水处理厂对抗生素的去除率为-42. 29%～100%,其中四环素(TC)被完全去除.进出水中抗生素的浓度与国内外其它地区污水处理厂相比处于较低水平.通过对受纳水体中抗生素的检测分析发现,受纳水体中OFX的浓度最高,污水处理厂出水是受纳水体中抗生素的来源之一.通过生态风险评估也发现OFX对受纳水体中水生生物存在高风险(RQ 1).     

基于固相萃取及高效液相色谱-荧光检测分析的污泥中氟喹诺酮类抗生素研究方法的开发

氟喹诺酮类抗生素(FQs)作为常见的药品和个人护理用品(PPCPs)在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病菌的耐药性,限制了污泥的后续资源化利用.为得到适用于污泥中FQs的分析方法,进一步把握FQs在污水及污泥处理过程中的固/液分配及降解规律,研究中选择4种代表性FQs:氧氟沙星(OFL)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和洛美沙星(LOM)为研究对象,并通过所设计的正交试验,考察了固相萃取材料、萃取体系p H、洗脱剂对FQs的固相萃取效率的影响,在此基础上进一步优化了固相样品中FQs的提取方法,最终建立了细胞破碎,碱式提取(三乙胺/甲醇/水以5/25/75混合),固相萃取富集(SPE),磷酸-三乙胺溶液为缓冲盐流动相,甲醇为有机流动相,梯度荧光扫描的高效液相色谱-荧光(HPLCFLD)检测方法.液态样品中4种FQs的加标回收率采用新方法后可达到82%~103%;固态样品中4种FQs的加标回收率也可达到71%~101%.同时,为进一步确认不同运行条件对污泥吸附FQs能力的影响,针对好氧、缺氧和厌氧污泥分别进行了吸附试验研究,发现处于不同活性状态的污泥(厌氧、缺氧和好氧污泥)对FQs的吸附能力呈现出递减的趋势,但对FQs的吸附率都达到90%以上.该结论也证实了实际污水处理厂所去除的50%的FQs主要是通过污泥吸附这一途径实现的.     

江西锦江流域抗生素污染特征与生态风险评价

利用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析了江西省锦江流域地表水、地下水、生活污水和养殖废水中8种磺胺类、9种喹诺酮类、4种四环素类、4种大环内酯类和2种硝基咪唑类共27种抗生素的浓度和分布特征.结果表明,锦江流域水体存在抗生素的污染,地表水中共检出20种抗生素,浓度范围为32.3~280 ng·L^-1.地下水中检出15种抗生素,浓度范围为28.4~55.8 ng·L^-1.废水中检出21种抗生素,浓度范围为231~8.71×10⁴ ng·L^-1.与国内外河流湖泊中8种常见抗生素浓度进行对比表明,锦江流域污染程度处于中等水平.对比国内外地下水中磺胺甲唑浓度可知,锦江流域地下水中磺胺甲唑污染程度中等偏下.与国内外养殖厂废水中3种抗生素浓度对比可知,锦江流域养殖废水中磺胺嘧啶的污染程度较高.生态风险评价结果表明,研究区中高风险抗生素有9种,分别是克拉霉素、红霉素、环丙沙星、磺胺噻唑、罗红霉素、四环素、氧氟沙星、恩诺沙星和磺胺甲唑,其余为低风险或无风险.     

近15年我国土壤抗生素污染特征与生物修复研究进展

近年来,抗生素及其抗性基因(ARGs)污染问题受到国内外学者的广泛关注,土壤作为抗生素和ARGs迁移转化重要的汇给土壤生物和人类健康带来了威胁.从近15年的相关调查研究结果来看,全国各地土壤遭受了不同程度的抗生素污染.生物修复是一种绿色且环保的修复技术,在治理抗生素污染土壤方面有着巨大的潜力.通过综述近15年我国土壤抗生素污染的时空变化特征,总结植物、动物和微生物在抗生素污染土壤修复方面的应用,特别介绍了微生物电化学系统在消减土壤中抗生素和ARGs的研究进展,并指出了相关研究存在的不足和未来发展的方向,以期为土壤污染修复提供科学依据.