典型抗生素对水生生物的毒性效应及生态风险阈值研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaoyaoqi
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随着天然抗生素、抗生素的半合成/改性衍生物以及合成抗生素在抗菌药物市场上发挥作用,抗生素在全球范围内被广泛生产和使用。被使用后的医用和兽用抗生素经尿液和粪便等排出,并通过城镇污水处理厂、畜禽养殖业废水及陆地生态系统的径流、渗透作用进入水环境,进而对水生生物造成毒性影响。基于某些抗生素的稳定特性,现已有大量抗生素在自然环境中被检出,我国水环境中经常检出的抗生素主要包括磺胺类、氯霉素类、喹诺酮类和四环素类等。因此,本文选取最常检出的四种典型抗生素氯霉素(Chloramphenicol,CHL)、磺胺甲恶哩(Sulfamethoxazole,SMX)、四环素(Tetracycline,TC)、恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)作为研究对象,选取浮游植物(近头状伪蹄形藻)、浮游动物(大型搔)、鱼类(斑马鱼、稀有鮈鲫)和底栖动物(方形环棱螺)作为受试生物,研究典型抗生素对水生生物的急性和慢性毒性效应,并结合物种敏感性法(SSD)和评价因子法(AF)推导其生态风险阈值,即预测无效应浓度(PNEC)。主要研究结果如下:(1)急性毒性实验中,CHL、SMX、TC和ENR对近头状伪蹄形藻的72 h半数抑制浓度(ECs0)分别为49.203 mg·L-1、15.681 mg·L-1、1.316 mg·L-1和0.952 mg·L-1,95%置信区间分别为 28.033~96.669 mg·L-1、12.350~24.469 mg·L-1、0.788~3.096 mg·L-1和0.676~1.692 mg·L-1、CHL、SMX、TC和ENR对大型溞的48 h-EC5分别为129.560 mg·L-1、175.780 mg·L-1、91.155 mg·L-1和78.380 mg·L-1,95%置信区间分别为124.378~148.077 mg-L-1、161.586~483.408 mg-L-1、85.655~97.242 mg·L-1和55.741~120.384 mg·L-1。CHL和SMX对斑马鱼的96 h半数致死浓度(LCs0)分别为>1000 mg·L-1和>600 mg·L-1,对稀有鉤鲫的96 h-LC5分别为>1000 mg·L-1和>600 mg·L-1;TC和ENR对斑马鱼的96 h-LC50分别为289.560 mg·L-1和 105.560 mg·L-1,95%置信区间分别为244.610~299.800 mg·L-1和 98.100~114.830 mg·L-1;TC 和 ENR对稀有鲍鲫的 96 h-LC50分别为 144.370 mg·L-1和146.990 mg·L-1,95%置信区间分别为128.630~149.600 mg·L-1和132.330~164.950 mg·L-1。SMX对方形环棱螺的96%h-LC50为>600 mg.L-1,CHL、TC和ENR对方形环棱螺的96 h-LC50分别为375.285 mg·L-1、226.458 mg·L-1和279.491 mg·L-1,95%置信区间分别为272.488~607.853 mg·L-1、154.545~299.446 mg·L-1和205.211~402.083 mg·L-1 CHL、SMX、TC和ENR四种抗生素,对于近头状伪蹄形藻分别属于中毒、中毒、高毒和极高毒,对于大型溞分别属于低毒、低毒、低毒和中毒,对于斑马鱼、稀有鮈鲫和方形环棱螺均属于低毒。(2)慢性毒性实验中,四种抗生素均能不同程度抑制大型溞的繁殖。其中CHL对大型溞的21 d-EC50为15.590 mg·L-1,最低可观测效应浓度(LOEC)为2.500 mg·L-1,无可观察效应浓度(NOEC)为1.250 mg·L-1;SMX对大型溞的21 d的LOEC为10.000 mg·L-1,NOEC为3.200 mg·L-1;TC对大型溞的21 d的LOEC为14.144 mg·L-1,NOEC为7.072 mg·L-1;ENR对大型溞的21 d的LOEC为10.000 mg·L-1,NOEC为5.000 mg·L-1。四种抗生素对稀有鮈鲫幼体生长无明显抑制作用。(3)对于ENR流水式暴露下的28 d幼体生长实验,高浓度组(2.5 mg·L-1、5 mg·L-1、10 mg·L-1)的超氧化物歧化酶(SOD)活性表现为先抑制后诱导,且SOD活性和丙二醛(MDA)含量有较好的线性相关,而过氧化氢酶(CAT)活性变化没有较明显的规律性。(4)四种典型抗生素对淡水水生生物的急性PNEC值由大到小依次为CHL(138.820μg·L-1)>TC(120.370μg·L-1)>SMX(75.810μg·L-1)>ENR(63.120μg·L-1),对淡水水生生物的慢性PNEC值由大到小依次为ENR(6.709 μg`L-1)>CHL(1.190 μg·L-1)>SMX(0.944 pLg·L-I)>TC(0.758 μg·L-1)。其中TC发生慢性中毒的危险性最大,其慢性毒性效应的研究尤为值得关注。
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