《苕溪表层水体典型抗生素污染特征和生态风险评价》
本文是关于风险评价和环境污染方面学年毕业论文范文与风险评价有关毕业论文开题报告范文.
摘 要為了评价湖州地区苕溪表层水体抗生素的污染水平和生态风险,利用超高效液相色谱-串联质谱仪,对东、西苕溪表层水体中3类典型抗生素（喹诺酮类、四环素类、磺胺类）的污染水平和污染特征开展了检测分析.结果表明,苕溪表层水体检测出8种抗生素,其质量浓度范围≤326.6 ng/L.其中磺胺二嘧啶的检出率最高,达52.1%;磺胺异噁唑的质量浓度平均值最高,为15.6 ng/L.无论是检出率还是质量浓度,均为磺胺类>喹诺酮类>四环素类.整体而言,西苕溪污染水平低于东苕溪.与国内外其他水域相比,苕溪水体中抗生素的质量浓度总体处于较高水平.本研究的分析评价结果表明,苕溪水体中的抗生素对相应的敏感物种存在较高的生态毒性风险,其中磺胺异噁唑尤为突出.
关键词抗生素;表层水;污染特征;生态风险评价;苕溪
中图分类号X522文献标识码A
文章编号 1007-5739（2020）07-0180-04开放科学（资源服务）标识码（OSID）
Typical Antibiotic Pollution Characteristics and Ecological Risk Assesent of Surface Water in Tiaoxi River
XU Lei 1,2,3YE Xue-ping 1,2,3HAO Gui-jie 1,2,3SHENG Peng-cheng 1,2,3ZHOU Dong-ren 1,2,3SUN Bo-yi 1,2,3
ZHANG Hai-qi 1,2,3 *
（1 Key Laboratory of Healthy Freshwater Aquaculture,Agriculture Ministry,Huzhou Zhejiang 313001; 2 Key Laboratory of Fish Health and Nutrition of Zhejiang Province; 3 Zhejiang Institute of Freshwater Fisheries）
AbstractIn order to evaluate the pollution level and ecological risk of antibiotics in the surface water of Tiaoxi River in Huzhou area,three kinds of typical antibiotics（quinolones,tetracyclines,sulfonamides） in surface waters of East and West Tiaoxi River were detected by UPLC-TQ/MS.The results showed that seven kinds of antibiotics were detected in the surface water of Tiaoxi River,and the concentration range was ≤326.6 ng/L.The detection rate of sulfamethazine was the highest,reached 52.1%.The erage concentration of isoxazole was 15.6 ng/L,regardless of the detection rate or mass concentration,sulfonamides>quinolones>tetracyclines.Qverall,the pollution level of West Tiaoxi River was lower than that of East Tiaoxi River.Compared with other waters at home and abroad,the concentration of antibiotics in the waters of Tiaoxi River was generally at a high level.The evaluation results showed that the antibiotics in the waters of Tiaoxi River had high ecotoxicity risks to the corresponding sensitive species,the sulfamethoxazole was particularly prominent.
Key wordsantibiotic;surface water;pollution characteristic;ecological risk assesent;Tiaoxi River
抗生素是生物（包括微生物、植物和动物）在其生命活动过程中所产生的（或由其他方法获得的）有机代谢产物,它能在低微浓度下选择性地抑制或影响其他生物的次级代谢产物及其衍生物[1].目前,生产和使用最广泛的抗生素有磺胺类、喹诺酮类、四环素类、 β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类和头孢菌素类等.中国作为抗生素产量最大的国家,2013—2018年,我国抗生素平均年产量为19.3万t.据估计,我国抗生均消耗量是美国的10倍[2].在我国的药物处方中,抗生素约占70%,远大于西方国家30%的占比,说明我国抗生素滥用情况较为严重[3].
多数抗生素在人和动物体内都不能完全代谢,以原形或活性代谢产物的形式通过粪便排出体外[4-5].抗生素一旦释放进入环境中,便分布到土壤、水和空气中,并经过吸附、水解、光降解及生物降解等过程产生一系列代谢及降解产物,而这些产物往往具有更大的毒性[6].目前,关于抗生素污染的研究已成为国际热点之一[7].近年来,抗生素的大量生产及应用,已经在我国很多地区造成了相当严重的污染.由于我国的污水处理系统无法对抗生素起到很好的作用[8],进入到水体中的抗生素严重阻碍了水资源的重复利用[9].抗生素的半衰周期一般都不长,但由于频繁使用并能轻易进入到环境中,导致了“假持续”现象的出现,对人类健康和生态系统构成了潜在的危害[10-11].整体而言,抗生素的环境污染现状及其生态毒理效应已成为我国乃至全球所面临的重大环境问题之一[12].
水产养殖是水体中抗生素的重要来源之一[13],高密度的水产养殖离不开抗生素的大量使用,从而不可避免的造成了水环境中抗生素的残留.XU等[13]研究了珠江三角洲水环境中常见抗生素的分布、行为与归宿.ZHENG等[14]研究了钦州湾水体中磺胺类抗生素的污染特征与生态风险.秦延文等[15]研究了大辽河表层水体的抗生素污染特征和生态风险.有研究表明,养殖塘中有70%～80%的抗生素最终将会进入环境中[16].
浙江湖州自古被誉为丝绸之府、鱼米之乡,是我国著名的十大淡水鱼养殖基地.渔业作为湖州农业的首位产业,2018年渔业总产值已突破100亿元.苕溪作为浙江省境内的八大水系之一,贯穿湖州全境,是湖州地区最主要的水系.本研究以苕溪表层水为研究对象,对其中抗生素的组成及分布特征进行分析,并对抗生素的污染水平和生态风险进行初步评价,以了解苕溪水体抗生素的残留状况,以期为苕溪水体环境保护提供科学的参考依据.
1材料与方法
1.1采样点的设置
调查时间为2017年4月、8月、11月,调查区域主要为西苕溪（安吉至湖州段）、东苕溪（乾元镇至湖州段）和苕溪（汇合处至太湖段）.在3个河段上总共设了16个采样点,采样点主要依据周边养殖具体情况而布设,其中菱湖镇、和孚镇、钟管镇、乾元镇和梅溪镇都是湖州的渔业特色强镇.共设16个采样点,3个季度共采集水样48个.具体采样点分布见表1和图1.
1.2样品采集及预处理
水样1 L,均从河流表层以下0.5 m处采集,加盐酸200 μL调节pH值至3.0,存放于棕褐色玻璃瓶中密封保存,运回实验室后置于4 ℃冷藏,48 h内分析.
1.3主要仪器和材料
冷冻干燥机,由美国Labconco公司生产;旋转蒸发仪,由瑞士BUCHI公司生产;超高效液相色谱串联质谱仪（TQ MS/I-CLASS系列）,由美国Waters公司生产;固相萃取装置,由美国SUPELCO公司生产;氮吹仪,由美国Orgnomation公司生产.
试剂包括磺胺二嘧啶（2）、磺胺异噁唑（Z）、磺胺多辛（SDX）、磺胺嘧啶（SD）、磺胺嘧啶（R）、土霉素（OTC）、环丙沙星（CIP）、磺胺异噁唑（Z）、金霉素（CTC）、氧氟沙星（OFLX）、四环素（TC）、诺氟沙星（NOR）、培氟沙星（PEF）、恩诺沙星（ENR）、司帕沙星（SPA）、强力霉素（DXC）;内标物为氘代磺胺多辛-D3（SDX-D3）、氘代恩諾沙星（ENR-D5）和氘代诺氟沙星（NOR-D5）等,均来自德国Dr. Ehrensorfer公司.
Oasis HLB固相萃取小柱（225 mg/Oasis HLB Plus Short cartridges,由美国Waters公司生产.
1.4样品处理
水样经0.45 μm滤膜过滤.取500 mL已过滤的水,加入内标混合标准溶液,充分混匀,然后利用225 mg/Oasis HLB Plus Short cartridges小柱（小柱上方接50 mL注射针筒）进行固相萃取富集.上样前,HLB柱依次用5 mL甲醇和5 mL超纯水进行活化平衡;上样时,流速控制在5～8 mL/min;上样后,用10 mL超纯水淋洗HLB柱,负压抽干后置于冷冻干燥机中干燥10 min;最后,用6 mL甲醇经行洗脱,收集洗脱液并在40 ℃下用氮气吹干,用流动相（15%乙腈、7%甲醇、78%水）定容至1.0 mL.
1.5质量控制
采用外标法对四环素类进行定量分析,采用内标法对磺胺类和喹诺酮类进行定量分析.
加标实验是以河水为基质进行的,加10 ng和25 ng混合标准品到500 mL水中,最低检出限为S/N≥3.河水中的抗生素检出限设定为2.5～10 ng/L,回收率在59.45%～109.2%之间.
3结论
（1）在苕溪中采集的48个水样,共检测到8种抗生素,浓度为“ng/L”数量级,其中SD、2、Z等3种抗生素检出率均超过40%.2检测到最大浓度为326.6 ng/L,Z的平均浓度最高,为15.6 ng/L.苕溪水体中的抗生素以磺胺类为主,这与磺胺类本身的亲水特性有关.与国内其他河流比较,苕溪水体抗生素污染较为严重.
（2）在西苕溪的6个采样点抗生素总量平均值为47.48 ng,东苕溪8个采样点抗生素总量平均值为91.67 ng.整体来看,东苕溪中的抗生素含量要高于西苕溪.這可能与河流周围的养殖模式和养殖面积有关.
（3）苕溪水体中的抗生素与季节并无明显关系.
（4）根据风险商值（RQs）大小来对苕溪水体中的抗生素进行评估,其中Z和OFLX属于高风险,并且Z对苕溪水体中的水生生物威胁最大.整体而言,苕溪水体中抗生素的污染不容忽视.
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