受污染近海中抗生素的分布、生态风险及优先控制策略

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 4次 | 上传用户:bpsend
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抗生素的使用为人类带来了极大益处,但其大量排放也对生态环境产生了严重的负面影响。以往对环境中抗生素的研究主要集中在淡水中,而对海洋环境中抗生素的来源、迁移及归趋等研究严重不足,对其潜在危害和风险评估仍存在诸多空白。本研究选择中国东海近海作为研究区域,使用环境监测、数理统计及模型预测等方法,考察抗生素从陆地点源至近海海域的发生机制、分布特征及迁移规律,识别影响抗生素分布和分配的重要理化因子,评估受污染近海水和沉积物中抗生素的生态风险,确定东海近海水环境中的优先控制抗生素。研究结果表明:(1)向纳污区排放出水的5套典型污水处理工艺,抗生素平均浓度由进水的11528.6 ng/L削减至出水的9033.7 ng/L,主要向纳污区排放四环素、磺胺和喹诺酮类抗生素。然而,近海抗生素污染除了来自污水处理厂,还存在其他含兽用抗生素的污染源。(2)上虞纳污区水中抗生素平均浓度341.2 ng/L,其中ETM浓度占比最大;嘉兴纳污区水中抗生素平均浓度为48180.7 ng/L,ERFX、OFX、MBFX和NDFX的浓度之和占总抗生素浓度的98.9%。嘉兴和上虞纳污区沉积物中抗生素平均浓度分别为34.8 ng/g和74.67 ng/g,均以喹诺酮类为主。抗生素在2个纳污区的沉积物-水中分配存在差异,主要归因于二者沉积物粒径大小不同。(3)从纳污区到杭州湾,就浓度而言,水和沉积物中抗生素浓度均存在明显的距离衰减趋势,并且均以喹诺酮类抗生素浓度降低为主;就两相分配而言,TSFX、RTM和CLM在沉积物-水中的分配比例减小,而ETC在沉积物-水中的分配比例增大,这主要受抗生素由水向沉积物中的迁移速率及其在沉积物中的累积速率影响。(4)在典型海湾(杭州湾、象山湾和台州湾)的水和沉积物中分别检出43和25种抗生素,分别以林可霉素类和喹诺酮类为主,总抗生素浓度分别为30.82106.1ng/L和2.299.9 ng/g。水中约83.0%的抗生素浓度低于5.0 ng/L,沉积物中约85.4%的抗生素浓度低于1.0 ng/g。台州湾的总抗生素浓度最高,其水和沉积物中抗生素浓度分别占3个海湾总抗生素浓度的74.8%和56.8%。(5)3个海湾水中抗生素浓度存在明显的距离衰减趋势,其分布与海水自然属性指标(pH和盐度)呈负相关,而与某些人为污染物(油类、PO43-、COD和NO3-)浓度呈正相关(P<0.05);沉积物中抗生素浓度的距离衰减趋势相对较弱,其分布与沉积物中TOC、TN、重金属和油类含量呈正相关。(6)在东海近海水和沉积物中分别有6种(SDZ、SMX、SCP、SMP、CNX和SDO)和9种抗生素(SDZ、SMO、SPD、SCP、SMT、SMP、CNX、CLIN和DCC)呈现低或中等慢性毒性,且毒性主要针对水蚤,首次提出沉积物中抗生素的慢性毒性风险总体大于其在水中的风险。当多种抗生素共存时,其联合毒性增大了对水生生物的生态风险。此外,SMT和SMP在水中的生态风险和其在沉积物中的生态风险显著正相关(P<0.05)。(7)在综合考虑了抗生素的浓度和检出频次、个体抗生素与总抗生素浓度之间的正相关性以及生态风险的基础上,提出了近海水环境中优先控制抗生素的筛选方法。以杭州湾水环境中抗生素为例,2017年和2018年分别有7种(SMX、TMP、SCP、SMP、CNX、ATM和ETM)和4种(SMX、SCP、SMP和CNX)应被选为优先控制抗生素。本研究阐明了受污染近海中抗生素的分布、归趋及对环境的影响,为近海抗生素污染监控及防治提供了科学依据。
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