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上海地区水体中抗生素类药物的检测及其环境行为研究

徐晖  
【摘要】:抗生素大量使用于人类医疗和畜禽养殖,其大部分以原形或是代谢物随粪尿排出,医药和养殖领域使用的抗生素最终会进入环境,成为新型污染物和前沿研究课题。抗生素进入外界环境水体的主要途径是污水处理厂,大量的抗生素在污水处理厂中并为被完全的消除,通过污水处理厂的出水进入环境水体,会对环境水体造成污染。本论文对上海地区不同的污水处理厂以及黄浦江流域进行了采样,分析了抗生素在上海地区的污水水平。本论文建立了水体中磺胺类,喹诺酮类,四环素类,内酰胺类,氯霉素类和大环内脂类共14种抗生素的高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)的分析方法,并且应用与分析上海地区抗生素类药物的处理情况与污染情况。建立了水体中磺胺类,喹诺酮类,四环素类,内酰胺类,氯霉素类和大环内脂类共14种抗生素的高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)的分析方法。利用固相萃取技术进行前处理,使用HLB固相萃取小柱将水体中的抗生素进行萃取与净化,通过氮吹浓缩的方式定容至1ml,进入HPLC-MS/MS进行检测。通过方法实验,确定水体中磺胺类,喹诺酮类,四环素类,内酰胺类,氯霉素类和大环内脂类抗生素的加标(100ng/L)回收率分别为88%-92%,86-88%,84%-89%,85%-86%,84-88%,81%-95%。对应的定量限分别为0.48 ng/L-1.87 ng/L,0.71ng/L-1.71 ng/L,1.34-2.37 ng/L,2.56 ng/L-4.80 ng/L,0.55 ng/L-1.26 ng/L,0.0048ng/L-1.36 ng/L。本研究分别在冬季和夏季选取了上海地区五座典型的生物工艺污水处理厂对其中磺胺类,喹诺酮类,四环素类,内酰胺类,氯霉素类和大环内脂类共14种抗生素的浓度水平和季节变化进行了研究分析。研究发现,磺胺二甲基嘧啶,氧氟沙星,土霉素是污水处理厂的进水与出水中的主要污染抗生素,说明这三种抗生素在上海地区大量使用并且可能通过污水处理厂出水进入环境水体。磺胺二甲基嘧啶,氧氟沙星,土霉素在污水处理厂的进水中的浓度为9.17 ng/L-959.13ng/L,156.15 ng/L-2307.87 ng/L,0 ng/L-564.30 ng/L;在污水处理厂的出水中的浓度为7.37 ng/L-106.60 ng/L,126.13 ng/L-2196.91 ng/L,0 ng/L-261.57 ng/L。而抗生素在污水处理厂中检测显示,抗生素类药物在采用生物工艺的污水处理厂中,不能被完全去除,而且抗生素的去除效果在不同的季节变化很大。只有磺胺类抗生素在污水处理厂中显示出良好的去除效果,除此以外,研究发现紫外消毒工艺显示出对抗生素良好的去除效果。为了研究上海地区河流流域中的抗生素残留情况,本研究对上海地区黄浦江流域的抗生素药物的污染水平进行调查与研究。研究结果显示,抗生素类药物在黄浦江中的浓度普遍高于外国研究中的浓度水平,但是低于中国其他地区相关研究中的浓度水平。这种结果说明了,上海地区抗生素的污染情况要好与中国其他地区,但是仍然需要引起重视。其中,磺胺类抗生素在黄埔江流域检测出的浓度水平为要明显高于其他各类抗生素,其浓度为0 ng/L-53.90 ng/L,是黄浦江流域中主要的抗生素污染物。这个结果也证明了磺胺类抗生素在上海地区被广泛使用的事实。为了对抗生素可能对上海地区水体生态环境造成的风险进行分析,本研究根据上海地区五座污水处理厂出水以及黄浦江河水中抗生素的浓度水平,对其产生的危险商数(HQ)进行了计算与研究。研究结果显示,绝大部分抗生素并不会造成直接的生态风险。但是,其中阿莫西林在污水处理厂出水中的危险商数(HQ)处于0.01与0.1之间,呈现低的生态风险;而在黄浦江中的危险商数(HQ)于0.001与0.01之间,说明阿莫西林在环境水体中可能产生潜在的生态风险,需要引起重视。


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