论文部分内容阅读
抗生素(antibiotics)是指能够抑制或杀死微生物的一类天然或人工合成的化学物质。作为一种新型污染物,抗生素由于其广泛使用和对环境的潜在危害如耐药细菌和耐药基因的传播而成为近年来研究和讨论的热点问题。抗生素类药物被广泛用来治疗或预防细菌性疾病。此外,越来越多的抗生素被用作生长剂来提高产量和保证品质。然而,抗生素并不能完全被生物体吸收和利用,大部分的抗生素会以母体或其代谢产物的形式排放到环境中。由于持续不断的使用和排放,抗生素被检测于河流、湖泊、海洋、地下水甚至饮用水中并呈现“假持久性”特征。湖泊是人们生产生活不可或缺的一部分,对湖泊中抗生素残留特征的调查和研究有助于了解抗生素的污染现状,对水域生态保护、降低生态环境风险及保障人们食品安全等方面均具有重要的理论和实践意义。 固城湖周边的池塘是中国著名的河蟹(也称中华绒螯蟹,Eriocheir sinensis)养殖基地,2016年固城湖河蟹总产量约为8×105公吨。固城湖是河蟹养殖的主要水源,同时池塘的养殖尾水也会部分排入湖体。本研究于2016年2月至2016年11月,在固城湖的不同湖区,周边的河流及池塘采集水、沉积物和生物样品。利用高效液相色谱(RRLC-MS/MS)技术,测定了8大类43种抗生素在固城湖水相、沉积相、生物相的含量,分析了抗生素在不同介质中的组成特征和时空分布规律,探讨了其可能的来源和影响因素,并初步评估了其在固城湖的生态效应和健康风险。主要研究结果如下: (1)固城湖周围5个池塘中抗生素的浓度范围为122-1440ng/L,低于以往研究中鱼塘和虾塘等水体中的抗生素浓度。6种抗生素类药物(磺胺间甲氧嘧啶、磺胺嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、脱水红霉索、莫能菌素和氟苯尼考)有较高的检出浓度。抗生素在3个养殖季节中浓度最大值出现在夏季,可能是由于夏季温度较高水产疾病频发,抗生素类药物被大量使用。多元分析结果表明,池塘中抗生素浓度与环境因子如TOC、PO43--P、NH4+-N和pH值等有相关性。 (2)固城湖共检测到16种抗生素,总浓度为9.20-3520ng/L,污染水平低于其他湖泊、河流等水体。5种抗生素类药物(磺胺嘧啶、脱水红霉素、林可霉素、莫能菌素和氟苯尼考)以较高的频率被检测出。大环内酯类、磺胺类是固城湖主要的抗生素类群。对抗生素的种类分析表明,抗生素可能被应用于周围池塘的养殖活动中,兽用抗生素是固城湖水体中抗生素的主要类别。蟹塘中抗生素浓度比固城湖及周围河流高,养殖污水是固城湖抗生素的主要来源。 (3)调查了典型抗生素类药物在固城湖水-沉积物介质中的组成和分布特征,结果表明抗生素在表层水、孔隙水及沉积物中均有广泛分布。抗生素的空间分布受污染来源及药物性质等因素的影响,湖岸及入湖河流中抗生素浓度显著高于湖心。夏季表层水中抗生素浓度最高,而春季沉积物中抗生素浓度较高,原因可能是污染来源及药物吸附特征等的差异。抗生素类药物在沉积物-表层水中的吸附系数低于沉积物-孔隙水中的吸附系数,抗生素会通过各种途径进入固城湖。抗生素在沉积物-水介质中的吸附系数受药物性质及污染源等的影响。 (4)抗生素在固城湖生物体内残留浓度为27.2-180.1(ng/g dw),与其他区域生物体相比处于中等水平。生物体内残留量较高的抗生素均为固城湖水环境中常见的抗生素种类,如诺氟沙星、红霉素及磺胺嘧啶。抗生素在生物体内的积累与药物性质、抗生素浓度、环境条件及生物类别等多种因素有关。磺胺嘧啶、氧氟沙星及林可霉素等物质有较高的富集系数,可大量地积累在生物体内。抗生素在水生生物样品中呈显著季节性变化,夏季最高,冬季最低。不同食性鱼类(肉食性、杂食性和草食性)抗生素累积无显著差异,但同一食性底层鱼抗生素残留量高于中下层及中上层鱼类。抗生素在食物链的传递不存在显著的生物放大效应。抗生素的疏水性和生物体的代谢能力是其在环境中生物放大效应的主要影响因素。 (5)固城湖水环境中抗生素可能对藻类产生毒性,而多种抗生素的联合效应可能会对水生生物产生较高毒性。抗生素对人体的健康风险评价显示:固城湖生物样品的抗生素暴露量,远低于最大残留限量与每日允许摄入量。基于每日摄食量的风险熵值结果表明,仅通过摄食不会对人体健康产生潜在危害。