水环境中典型抗生素类药物的检测分析和生态毒性研究

论文摘要

水环境中药物与个人护理用品（PPCPs）的残留问题是当前环境领域的研究热点。未被完全吸收、利用的抗生素类药物通过尿液、粪便排泄等途径进入城市污水或医院污水,而污水处理厂现有处理技术不能对其进行有效去除。我国是抗生素生产和使用大国,头孢抗生素的生产和使用量增长势头明显,长期的、大量的、持续性的排放会造成水环境抗生素“假性持久性”污染,对生态环境以及人类健康造成危害。本研究对头孢类抗生素的水环境检测分析方法进行完善,建立可广泛应用的,同时检测多种头孢类抗生素的固相萃取-高效液相色谱分析方法。通过优化梯度淋洗条件,检测波长和参照波长分别为254和270 nm, 7种头孢抗生素在20 min内完全分离。通过固相萃取条件的选择与优化,水样预处理使用HLB柱进行SPE,调pH值至3,NaCl加入量为6.0 g/L,进行HPLC测定。7种头孢抗生素的回归方程决定系数r均大于0.99,检出限（LOD）在0.05～0.39μg/L。该方法超纯水和自来水平均回收率分别为87～105%和68～105%。方法回收率和重复性好,准确性和灵敏度较高,适用于同时测定水中7种头孢抗生素。利用level III模型初步预测头孢类抗生素在环境中的分配归趋,为头孢类抗生素在大环境中的生态风险评价提供依据。模型模拟结果和实验结果有可对比性,十种头孢类抗生素主要富集在水和土壤中,这两相中的分配比例总共占到90%以上。本文研究了环境中含量较高的两种头孢类抗生素（头孢氨苄,头孢拉定）和该类抗生素的两种主要降解产物（7-ACA,7-ADCA）对羊角月牙藻和大型溞的生态毒性，并将其与四环素类药物（四环素,金霉素和土霉素）产生的生态毒性进行了比较。研究了不同药物在不同浓度下对羊角月牙藻72h生长抑制作用以及对单位藻细胞叶绿素含量的影响。实验结果表明头孢抗生素对藻细胞的生长抑制作用比四环素类抗生素要弱,但头孢类抗生素降解产物有时表现出比抗生素原体更强的毒性。联合毒性实验结果显示除四环素和7-ACA的二元混合物为拮抗作用外,其余二元混合物均为简单相加作用。另外,初步研究了不同药物在不同浓度下对大型溞24h活动性抑制作用。结果提示头孢类抗生素长期大量排放及其降解产物所造成的潜在生态风险不容忽视。本文为头孢类抗生素进一步的环境生态风险评价及治理措施研究提供了重要参考数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.1.1 PPCPs 简介
• 1.1.2 抗生素简介
• 1.1.3 头孢类抗生素简介
• 1.2 水体中抗生素的来源及归趋
• 1.2.1 水体中抗生素的来源
• 1.2.2 水体中抗生素的归趋
• 1.3 水环境中药物的污染现状
• 1.3.1 地表水
• 1.3.2 饮用水
• 1.3.3 地下水、污泥、土壤
• 1.3.4 水生生物体
• 1.4 水环境中药物的分析方法
• 1.4.1 样品预处理技术
• 1.4.2 检测技术
• 1.5 抗生素药物对水生态系统的影响
• 1.5.1 水环境中药物污染对水生生物的影响
• 1.5.2 水环境中药物污染对人体健康的影响
• 1.6 水体中抗生素生态毒性研究方法
• 1.6.1 藻类在毒性研究中的作用
• 1.6.2 水溞在毒性研究中的作用
• 1.6.3 水溞趋光性的应用
• 1.7 联合毒性
• 1.7.1 联合毒性作用的分类与评价
• 1.8 课题来源、意义及研究内容
• 1.8.1 课题来源
• 1.8.2 研究背景及意义
• 1.8.3 研究内容
• 1.8.4 技术路线
• 1.9 小结
• 第二章 SPE-HPLC-UV 法同时测定水环境中头孢类抗生素
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 仪器与设备
• 2.1.2 标准物质与试剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 玻璃容器的清洗
• 2.2.2 水样采集
• 2.2.3 样品前处理
• 2.2.4 色谱条件
• 2.2.5 头孢类抗生素水溶液稳定性试验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 色谱条件的选择与优化
• 2.3.2 固相萃取条件的选择与优化
• 2.3.3 头孢类抗生素水溶液稳定性试验
• 2.3.4 分析方法的质量保证与质量控制（QA/QC）
• 2.4 实际水样的测定
• 2.4.1 采样地点
• 2.4.2 采样时间和采样方式
• 2.4.3 实际水样测定结果
• 2.5 头孢类抗生素的环境分布归趋
• 2.6 本章小结
• 第三章 抗生素类药物对羊角月牙藻的生长抑制作用
• 3.1 材料与受试生物
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 受试生物及其培养
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 吸光度与藻细胞浓度的关系
• 3.2.2 抑制率的测定
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 抗生素类药物对羊角月牙藻生长抑制率
• 3.3.2 抗生素类药物对羊角月牙藻的浓度-抑制率曲线
• 3.3.3 抗生素类药物对羊角月牙藻半抑制浓度
• 3.4 头孢类抗生素的降解过程对毒性的影响
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 实验结果
• 3.4.3 降解产物分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 抗生素类药物对羊角月牙藻的联合毒性
• 4.1 材料与受试生物
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 受试生物及其培养
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 吸光度与藻细胞浓度的关系
• 4.2.2 抑制率的测定
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 剂量—反应曲线法测联合毒性
• 4.3.2 毒性单位法测联合毒性
• 4.4 本章小结
• 第五章 抗生素类药物对叶绿素a 的影响
• 5.1 材料与受试生物
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 受试生物及其培养
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 藻液接种和培养
• 5.2.2 叶绿素提取
• 5.2.3 叶绿素含量测定
• 5.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 抗生素类药物对大型溞的毒性
• 6.1 材料与受试生物
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 受试生物及其培养
• 6.1.3 试验方法
• 6.2 结果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 参考文献