污染場地中氟喹諾酮類抗生素的風(fēng)險評價、污染行為及控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

2、素及抗性基因的污染提供科學(xué)依據(jù)。開展環(huán)境中氟喹諾酮類抗生素的生態(tài)風(fēng)險、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:
 ?。?)利用物種敏感性評價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)計無影響濃度(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)物種敏感性分布評價結(jié)果利用風(fēng)險熵值法RQ=PEC/PNEC評價中國地表水體的氟喹諾酮類抗生素

3、污染風(fēng)險。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)險為低風(fēng)險以外,地表水中氟喹諾酮的污染分布無風(fēng)險。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。
 ?。?)利用評價因子法

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)評價因子法結(jié)果利用風(fēng)險熵值RQ=PEC/PNEC評價了山東菜地、東莞菜地、福建養(yǎng)殖場周邊土壤環(huán)丙沙星均表現(xiàn)為高風(fēng)險,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,恩諾沙星為低風(fēng)險。
 ?。?)在綜合分析抗性基因的產(chǎn)生過程、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)險評價體系。通過危害識別、暴露評估、風(fēng)險表征3個步驟,其中暴露評估將綜合風(fēng)險分為4個指數(shù)來分別評價:抗性指數(shù)、傳播指數(shù)、污染指數(shù)、降解指數(shù)。通過分別對每個指數(shù)進(jìn)行評分計算,將分值乘以權(quán)重后相加得到綜合風(fēng)險,對風(fēng)險進(jìn)行分級,得到相對風(fēng)險等級1-5級。
 ?。?)諾氟沙星、環(huán)丙沙星、恩諾沙星在三種不同場地介質(zhì)中的吸附動力學(xué)均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,其中在有機(jī)肥的影響下,三種氟喹諾酮類抗生素的吸附速率加快。其中環(huán)丙沙星

6、更容易被吸附,三種氟喹諾酮類抗生素的遷移能力CIP<NOR<ENR。在三種場地介質(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。
 ?。?)通過土

7、柱淋溶實(shí)驗,在40天試驗時間中,土柱內(nèi)抗生素未見明顯淋出,且三種初始濃度不同污染溶液對土柱中抗生素淋出情況并無影響,三種不同氟喹諾酮類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)驗結(jié)果表明:當(dāng)抗生素未經(jīng)處理直接排放到土壤中時,在短時間內(nèi)會在土壤中積累,由于抗生素自身的水解

8、等作用且與土壤結(jié)合,不會導(dǎo)致地下水的污染,但是長時間低劑量的暴露會誘導(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。
 ?。?)通過木屑、稻谷殼、稻谷炭、顆粒活性炭等吸附實(shí)驗,表明活性炭對諾氟沙星、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。活性炭對三種氟喹諾酮類抗生素的吸附符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué),反應(yīng)時間60 min

9、左右,三種氟喹諾酮類抗生素基本達(dá)到吸附平衡,其中活性炭對恩諾沙星的單位吸附平衡量最大,可達(dá)到2000 mg/kg;活性炭對三種氟喹諾酮類抗生素的吸附符合Freundlich吸附模型,屬于物理吸附過程,Kf值分別為諾氟沙星1148.9735、環(huán)丙沙星1115.8351、恩諾沙星1200.3835。通過超聲再生活性炭實(shí)驗表明,在超聲進(jìn)行到25 min時超聲再生效率達(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%

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