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《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》 2007年
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典型抗生素类药物在珠江三角洲水环境中的分布、行为与归宿

徐维海  
【摘要】: 抗生素被广泛应用于人类、家禽及水产养殖中各种疾病的防治。随着各类药物种类、产量与用量的不断增加,加之药品管理的混乱和盲目使用,药物的滥用问题非常严重,细菌耐药性的不断增强和环境雌性化就是药物盲目使用的后果。近年来河流、湖泊等水环境中药物与个人护理品污染及其潜在的危害性引起了国际环境科学界乃至公众的广泛关注。而在我国,此方面的问题鲜有研究报道。珠江三角洲地处亚热带,其气候特点、环境介质特征与环境微生物组合,与主要处于温带和寒带的发达国家相比,存在明显差异。本论文结合珠江三角洲特殊的地理位置和气候,瞄准药物在地表水体中的环境行为和归宿这一环境科学研究的前沿领域,系统地揭示了典型药物在珠三角亚热带河流与海湾水环境中的污染现状、来源、持久性、环境行为和归宿。具体研究内容如下: 1、复杂环境基质中典型药物的分离分析方法:基于高效液相色谱/串联质谱(HPLC-MS-MS)的高选择性和高灵敏度,采取固相萃取(SPE)、超声波协助萃取、固相萃取净化(SAX+HLB柱)等富集和净化方法,建立了不同水体(河水、污水和海水等)、不同固相介质(土壤、沉积物和淤泥)中痕量的氟喹诺酮类、大环内酯、磺胺类等9种典型抗生素的分离和分析方法。实验结果表明,SPE、超声波协助萃取富集简单有效,SAX与HLB柱联合使用,收到较好的富集和净化效果,目标化合物的加标回收率和检测限均完全满足水体及固相介质中抗生素药物污染的检测要求。 2、珠三角重要水体中抗生素的含量水平与分布:对珠江广州河段进行了连续24小时的采样与分析(分别在丰水期和枯水期)。结果表明,珠江广州河段存在严重的抗生素污染,枯水期污染尤为严重,远远高于发达国家河流中抗生素含量,而与其污水中的浓度数量级相近。在同一时期,分别对深圳河不同河段和深圳湾不同区域进行采样分析。结果表明,深圳河抗生素药物污染非常严重,药物含量大多在几百ppt,特别是红霉素(脱水),在所有检测河段含量均高于1000 ppt。深圳湾也在一定程度上受到抗生素药物污染,含量在10s~100s ppt之间,不同抗生素药物的含量特点与深圳河相符。维多利亚湾水体中大多数抗生素均未检出,表明该处水体受(生活)污水影响较小,且水体具有很好的动态更新能力。 3、典型抗生素在城市污水厂中的含量与消除机制:8种抗生素在珠三角地区4家污水(香港、广州各2家)厂均有检出,最高含量超过2000 ppt。说明生活污水是地表水体中抗生素污染的重要来源之一。同时,4家污水厂对抗生素污染物的去除率都不是很高,表明现有的常规污水处理工艺并不适于抗生素。结果同时显示二级处理和化学处理可以在一定程度上提高去除率。 4、抗生素在亚热带河流环境中的行为及其归宿:利用香港理工大学水动力学实验室的大型流动水槽(FLUME)模拟亚热带河流环境,研究了4种不同类型的抗生素在水体与沉积物之间的交换与配分,初步探明了抗生素类药物在河流环境中的行为及归宿。结果显示,在河流环境下,水体中溶解的抗生素不仅吸附到表层沉积物中,还可以吸附到次表层(>3cm)。4种药物中,氧氟沙星显示出强的吸附特性,具有高的吸附系数(K_d);而磺胺甲噁唑主要以溶解态的形式存在,不易吸附到沉积物中。根据Hollis的划分,在FLUME系统中,氧氟沙星具有适中的持久性,其它3种药物显示出弱持久性。而在静止系统中,4种药物均显示出适中持久性。抗生素在水流环境中的持久性要低于静止环境。沉积物的吸附与自身的代谢是药物在水流环境中主要命运。
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