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水环境中典型抗生素和9-羟基芴对微生物的光修饰毒性

任红蕾  
【摘要】:抗生素和羟基多环芳烃等新型污染物在环境中普遍存在,其分布特征和环境行为等相关研究方兴未艾。光化学降解是表层水体中这些新型污染物的重要转化途径,研究其光修饰毒性和光转化风险具有重要意义。本文总结了环境中典型抗生素的分布特征,并选取7种氟喹诺酮类抗生素(FQs)和9-羟基芴(9-OHFL),研究了其光转化行为和风险。 总结了环境中抗生素及其抗性基因(ARGs)的分布特征,讨论了抗生素浓度水平的时空分布差异,评述了抗生素ARGs污染特征,进行了生态风险评价。结果表明,磺胺类、四环素类、氟喹诺酮类和大环内酯类抗生素在环境中存在较为普遍,磺胺类和四环素类ARGs环境中出现频率较高。诺氟沙星、磺胺甲嘧啶、磺胺嘧啶和罗红霉素几种抗生素的潜在风险相对较小;氧氟沙星、磺胺甲恶唑和红霉素潜在风险相对较大。水环境中抗生素存在潜在的生态风险,值得关注。 选用体外抑菌实验,大肠杆菌(Escherichia coli)为受试菌种,比较研究了7种不同FQs在纯水,淡水,海水中光降解过程抑菌活性的变化及作用机制。发现恩诺沙星、二氟沙星、氧氟沙星和达氟沙星在光解初始阶段(0~t1/2),光解溶液的抑菌活性没有出现显著降低的趋势(p0.05),这是因为其光转化分别生成了抑菌活性更大的产物环丙沙星、沙拉沙星等,且产物在0~t1/2不断积累。区别于前几种FQs,环丙沙星、沙拉沙星和诺氟沙星光降解过程中抑菌活性呈明显降低趋势(p 0.01),表明其产物抑菌活性相对于母体化合物是可以忽略的。纯水、淡水和海水中同种FQ光解过程中表现为相似的抑菌活性变化规律。 考察了冰中9-OHFL的光降解及对发光菌(Vibrio fischeri)的毒性,结果表明其光解速率常数:海水冰中淡水冰中纯水冰中。发现Cl-、NO3-、Fe(III)和腐殖酸钠(HASS)均促进了9-OHFL的光降解,但随其浓度的增加,Cl-促进作用增强,NO3-、Fe(III)和HASS促进作用反而减弱,HASS甚至出现了抑制作用。通过产物鉴定,9-OHFL发生了光氧化和苯环羟基化等光化学反应。在纯水冰相中,随光照时间的延长,9-OHFL光降解溶液对发光菌的抑制率没有显著性降低,表明其产物具有较高的毒性。 综上,某些FQs (如恩诺沙星、二氟沙星、氧氟沙星和达氟沙星)和9-OHFL通过光化学转化生成了较高毒性的产物,其风险值得进一步关注。本研究所揭示的光化学转化风险,可为环境中这些新型污染物的生态风险评价提供科学依据。


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