松花江流域哈尔滨段典型抗生素的归趋及风险政价

摘要

近年来，抗生素在环境中的残留、生态风险，尤其对人体健康的潜在威胁日益引起广泛关注。环境中残留的微量抗生素会诱导细菌产生抗性基因，从而导致细菌具有耐药性。许多研究表明，污水处理厂对抗生素类药物的去除率比较低，大量原生药物和代谢产物最终将直接进入环境，抗生素已经成为环境中重要的污染物之一。
　　松花江流域是中国的七大水系之一，同时也是一条国际性河流，流域面积557200km，流经黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古四省区，年径流量7.62×1010m3，松花江流域哈尔滨江段上游地区的畜牧业发达，双城和呼兰的养殖总数占整个哈尔滨地区的40％以上，省会城市哈尔滨也位于上游，城市人口500万，市区医院众多，还有一个国内著名的抗生素生产企业。下游地区主要以种植业为主，因此松花江流域哈尔滨江段存在抗生素污染风险。但是有关此流域中抗生素的分布至今未见报道。本论文结合松花江哈尔滨江段特殊的地理位置和气候，系统揭示了典型抗生素在此流域的污染现状、来源、环境行为和归宿。具体内容如下。
　　1.建立了超声提取、固相萃取富集、超高液相串联质谱分析地表水、污水和污泥中头孢类、氟喹诺酮类、大环内酯类和磺胺类等4类12种典型抗生素的分析方法。研究表明，该方法灵敏度高、精密度好、回收率稳定，能够满足水体及固体基质中抗生素类药物的检测要求。
　　2.对松花江哈尔滨江段的干流和支流中的抗生素进行采样分析，于2016年的1月、5月、7月和10月共采集152个样品，研究表明，该流域存在抗生素污染，磺胺甲噁唑和头孢唑啉是该流域的主要污染物。其它抗生素的检出浓度虽然较低，但是检出率较高，表明这些抗生素在该区域被广泛使用。对该流域的11条一级支流中抗生素的分布研究表明了该区域释放到环境中的抗生素差异较大，揭示了不同地区的经济、人口、畜牧业、屠宰业等发展的不均衡，对环境的影响也不相同，应有针对性的进行控制。
　　3.对该流域中抗生素的季节变化特征进行了研究，研究表明抗生素的季节性变化特征明显，呈现冬季最高，夏季最低，春秋季节相差不大的特点，春季、夏季、秋季和冬季12种抗生素的浓度和分别39.7ng/L、9.6ng/L、27.5ng/L和136.2ng/L。不同季节对抗生素的沿岸迁移具有不同影响。冰封期间抗生素的浓度达到最高，水体自净作用最差，应引起重视。
　　4.对哈尔滨市及其辖区中23家污水处理厂中的18家中的抗生素分布情况进行了研究，典型抗生素在污水处理厂的进水和出水中广泛检出，但是浓度水平差异较大，研究表明了位于人口众多、医院密集市区中的污水处理厂中抗生素的总量远低于人口少、畜牧业、屠宰业发达的周边区域，揭示了牲畜排放到环境中的抗生素是环境中抗生素的重要来源，要加强对此类行业的监管。同时，抗生素在污水厂中的去除效率不是很高，表明现有的常规污水处理工艺并不适用于抗生素的去除。
　　5.基于风险熵的办法评价了松花江干流中的抗生素对水生生物的生态风险和不同年龄段人群的健康风险，结果表明，所有抗生素对生物毒性均达不到高风险，但是部分抗生素达到了中等风险，必须引起高度重视。对不同年龄段人群的健康风险熵的研究表明，抗生素风险值远小于1，对人体健康没有直接威胁，但长期和综合风险值得关注。该风险评价结果可以给环境管理部门的决策提供方向性指导，为进一步合理用药提供指导。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2．1 环境中抗生素的来源

1．2．2 环境中抗生素的迁移转化规律

1．3．1 抗生素在水环境中的残留水平

1．3．2 抗生素在其它基质中的残留水平

1．4 抗生素的环境生态效应

1．4．1 对水生生物的影响

1．4．2 诱发并传播抗生素耐药菌

1．5 研究的目的与意义

1．6 主要研究内容、创新点和技术路线

1．6．1 主要研究内容

1．6．2 创新点

1．6．3 技术路线

2 典型抗生素分析方法的建立

2．1 引言

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 研究目标物质介绍

2．2．3 水样的前处理

2．2．4 污泥样品的前处理

2．2．5 超高效液相色谱及串联质谱条件

2．3 结果与讨论

2．3．1 超高效液相色谱及串联质谱条件的优化

2．3．2 固相萃取条件的优化

2．3．3 标准溶液的保存

2．3．4 检出限与线性范围

2．3．5 方法的准确度和精密度

2．3．6 质量保证和质量控制

2．4 本章小结

3 典型抗生素在松花江流域的分布及归趋研究

3．1 引言

3．1．1 采样区域概述

3．1．2 采样时间和采样点位

3．2 典型抗生素在松花江流域的分布特征及迁移规律

3．2．1 典型抗生素的分布特征

3．2．2 典型抗生素在松花江流域的迁移规律

3．3 典型抗生素在松花江流域的季节变化特征

3．3．1 典型抗生素的季节变化特征

3．3．2 典型抗生素季节变化特征的成因

3．3．3 不同季节对典型抗生素迁移的影响

3．3．4 冰封期对典型抗生素迁移的影响

3．4 本章小结

4 典型抗生素在松花江流域污水处理厂的分布及归趋研究

4．1 引言

4．2 实验方案和方法

4．2．1 样品采集

4．2．2 质量平衡计算

4．3 典型抗生素在污水处理厂的分布特征

4．3．1 氟喹诺酮类抗生素的分布特征

4．3．2 大环内酯类抗生素的分布特征

4．3．3 磺胺类和头孢类抗生素的分布特征

4．3．4 不同区域对污水处理厂典型抗生素分布的影响

4．4．1 典型抗生素在污水处理厂的去除率

4．4．2 典型抗生素在污水处理过程中的归趋

4．4．3 质量平衡分析

4．5 本章小结

5 松花江流域典型抗生素的风险评价

5．1 引言

5．2 典型抗生素对水生生物的风险评价方法

5．2．1 慢性毒性生态风险评价

5．2．2 慢性毒性和急性毒性生态风险评价的对比

5．3 典型抗生素对人体产生的健康风险评价

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

个人简历

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