污染場(chǎng)地中氟喹諾酮類(lèi)抗生素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、污染行為及控制研究.pdf

1、氟喹諾酮類(lèi)抗生素是畜牧養(yǎng)殖業(yè)中廣泛使用的廣譜性抗菌劑?？股厥┯糜趧?dòng)物后，60-90％以抗生素原藥或代謝物的形式經(jīng)動(dòng)物排泄物排出，對(duì)地表水、土壤、沉積物、地下水等造成污染，影響動(dòng)物、植物和微生物的正常生命活動(dòng)，并通過(guò)食物鏈最終影響人類(lèi)的健康?？股氐目剐曰?qū)儆谛滦铜h(huán)境污染物，其危害風(fēng)險(xiǎn)較抗生素本身更嚴(yán)重更復(fù)雜。本文通過(guò)對(duì)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)污染場(chǎng)地中氟喹諾酮類(lèi)抗生素的調(diào)查、污染途徑分析與控制實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了抗生素及其抗性基因的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為控制抗生

2、素及抗性基因的污染提供科學(xué)依據(jù)。開(kāi)展環(huán)境中氟喹諾酮類(lèi)抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、污染行為及控制技術(shù)的研究具有重要的意義。本文研究結(jié)論如下：
　?。?）利用物種敏感性評(píng)價(jià)方法得到的諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星的在地表水中的預(yù)計(jì)無(wú)影響濃度（PNEC）分別為ρ（諾氟沙星）2.66μg/L、ρ（環(huán)丙沙星）9.92μg/L、ρ（恩諾沙星）5.11μg/L；根據(jù)物種敏感性分布評(píng)價(jià)結(jié)果利用風(fēng)險(xiǎn)熵值法RQ=PEC/PNEC評(píng)價(jià)中國(guó)地表水體的氟喹諾酮類(lèi)抗生素

3、污染風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：除黃河、渤海灣、大遼河地表水中諾氟沙星的風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn)以外，地表水中氟喹諾酮的污染分布無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。地表水急性水質(zhì)基準(zhǔn)CMC分別為：ρ（諾氟沙星）5.39μg/L、ρ（環(huán)丙沙星）20.10μg/L，ρ（恩諾沙星）11.16μg/L，慢性水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CCC分別為ρ（諾氟沙星）2.66μg/L、ρ（環(huán)丙沙星）9.92μg/L，ρ（恩諾沙星）5.51μg/L，以期為建立抗生素地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
　?。?）利用評(píng)價(jià)因子法

4、得到的諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星在土壤環(huán)境中的PNEC分別為11.30μg/kg、1.13μg/kg、45.00μg/kg。根據(jù)評(píng)價(jià)因子法結(jié)果利用風(fēng)險(xiǎn)熵值RQ=PEC/PNEC評(píng)價(jià)了山東菜地、東莞菜地、福建養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土壤環(huán)丙沙星均表現(xiàn)為高風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該重點(diǎn)監(jiān)控。山東菜地、東莞菜地諾氟沙星為中等風(fēng)險(xiǎn)，恩諾沙星為低風(fēng)險(xiǎn)。
　　（3）在綜合分析抗性基因的產(chǎn)生過(guò)程、傳播途徑、基因降解及抗性細(xì)菌的耐藥程度等基礎(chǔ)上，提出“漸變-累積-突變”理論

5、，建立了抗性基因的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。通過(guò)危害識(shí)別、暴露評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)表征3個(gè)步驟，其中暴露評(píng)估將綜合風(fēng)險(xiǎn)分為4個(gè)指數(shù)來(lái)分別評(píng)價(jià)：抗性指數(shù)、傳播指數(shù)、污染指數(shù)、降解指數(shù)。通過(guò)分別對(duì)每個(gè)指數(shù)進(jìn)行評(píng)分計(jì)算，將分值乘以權(quán)重后相加得到綜合風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)，得到相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)1-5級(jí)。
　　（4）諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星在三種不同場(chǎng)地介質(zhì)中的吸附動(dòng)力學(xué)均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，其中在有機(jī)肥的影響下，三種氟喹諾酮類(lèi)抗生素的吸附速率加快。其中環(huán)丙沙星

6、更容易被吸附，三種氟喹諾酮類(lèi)抗生素的遷移能力CIP＜NOR＜ENR。在三種場(chǎng)地介質(zhì)中諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星的吸附熱力學(xué)符合Freundlich模型，屬于物理吸附。三種介質(zhì)中的吸附行為差異明顯。其土壤Kf值分別為：47.4679、47.2607、33.9860；土壤＋糞便Kf值分別為：81.4329、90.1779、46.2594；土壤＋有機(jī)肥Kf值分別為：128.0855、133.5365、64.0914。
　?。?）通過(guò)土

7、柱淋溶實(shí)驗(yàn)，在40天試驗(yàn)時(shí)間中，土柱內(nèi)抗生素未見(jiàn)明顯淋出，且三種初始濃度不同污染溶液對(duì)土柱中抗生素淋出情況并無(wú)影響，三種不同氟喹諾酮類(lèi)抗生素的淋出行為相似。原因在于諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星的吸附系數(shù)大，土壤黏度較大，一部分的抗生素被土壤吸附，三種抗生素的半衰期較短，一部分自身降解，由于土壤環(huán)境中存在微生物，不排除被微生物降解的可能性。土柱實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)抗生素未經(jīng)處理直接排放到土壤中時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)在土壤中積累，由于抗生素自身的水解

8、等作用且與土壤結(jié)合，不會(huì)導(dǎo)致地下水的污染，但是長(zhǎng)時(shí)間低劑量的暴露會(huì)誘導(dǎo)土壤中抗性基因的產(chǎn)生，從而形成抗性細(xì)菌，當(dāng)抗性基因通過(guò)水平擴(kuò)散等作用實(shí)現(xiàn)在不同種微生物之間的傳播，誘導(dǎo)超級(jí)細(xì)菌的產(chǎn)生。因此需要預(yù)防抗生素進(jìn)入土壤環(huán)境。
　?。?）通過(guò)木屑、稻谷殼、稻谷炭、顆?；钚蕴康任綄?shí)驗(yàn)，表明活性炭對(duì)諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星吸附效果最好，去除率均達(dá)到90%以上?；钚蕴繉?duì)三種氟喹諾酮類(lèi)抗生素的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)時(shí)間60 min

9、左右，三種氟喹諾酮類(lèi)抗生素基本達(dá)到吸附平衡，其中活性炭對(duì)恩諾沙星的單位吸附平衡量最大，可達(dá)到2000 mg/kg；活性炭對(duì)三種氟喹諾酮類(lèi)抗生素的吸附符合Freundlich吸附模型，屬于物理吸附過(guò)程，Kf值分別為諾氟沙星1148.9735、環(huán)丙沙星1115.8351、恩諾沙星1200.3835。通過(guò)超聲再生活性炭實(shí)驗(yàn)表明，在超聲進(jìn)行到25 min時(shí)超聲再生效率達(dá)到最大，諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星分別為68.5%、68.0%、69.9%