黄河水中抗生素的存在及其环境意义

黄河水中抗生素的存在及其环境意义 报告人：凌镇浩指导老师：邹世春副教授

主要内容 • 研究背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

研究背景 • 研究背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

研究背景 • PPCPs 研究的发展 • 20世纪60年代：卡尔松的《寂静的春天》，最早唤起世人对环境中农药带来的生态与人体健康负面影响的正视； • 20世纪80年代：美、欧等公布优控污染物 “黑名单”； • 20世纪90年代：环境中的持久性有机污染物（POPs）被广泛关注并于2001年通过了127个国家联合签署的旨在全面禁止和限制POPs的“斯德哥尔摩公约”。 • 20世纪90年代后期：开始关注PPCPs的使用及其对环境生态的影响

研究背景 • PPCPs的特点 • PPCPs均是以获得显著生物效应为目标而研发并使用的，因此在某些方面，其环境危害对生物的影响较之其它类别有机污染物可能更为显著； • PPCPs的亲脂性、亲水性(可穿透细胞膜)以及一定的稳定性(避免在发生治疗效应之前失活)等特点，使得多数药物更易产生生物累积，并对水生或陆生生态系统产生负面效应； • PPCPs多数具有分子量大、结构复杂以及在环境中含量很低(ppt-ppb级)的特点，因此样品前处理显得更加困难，对分析测试的要求更高。

研究背景 • 抗生素使用存在的问题及其危害 • 人用抗生素的滥用（危害健康，甚至死亡）中国每年约有250万人因药物不良反应致病住院，有20万人死于药品不良反应，其中又有40％（8万人）死于抗生素滥用。在我国，约一半左右的耳聋患者因滥用氨基糖苷类抗生素所致。在近日召开的国际儿科药理会议上传出消息：中国儿童抗生素滥用最厉害。 • 家禽饲养和水产养殖中的抗生素滥用（可通过食物链传递）在我国农村以及沿海养殖地区，由于广大农民和水产养殖户对农作物和水产病虫害防治知识的不足，普遍存在着滥用农用抗生素的现象。突出的问题是施用抗生素种类多、剂量大。畜禽及鱼类等养殖业，滥用抗生素的问题则更严重。 • 抗生素造成细菌的耐药性无限制的滥用造成耐药性增长过快，据国内药监机构公布，国内喹诺酮类抗生素已半数失效。

研究方案 • 背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

研究方案 • 浓度水平 • 来源分析 • 影响因素抗生素

样品的采集与分析 • 背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

样品的采集与分析 • 采样位置

样品的采集与分析 • 采样位置 • 采样时间 2006年5月

样品的采集与分析 • 实验步骤 100µL，1 µg/mL 13C3-咖啡因 0.45 µm滤膜水样静置至室温 1L广口瓶固相萃取柱富集甲醇淋洗3次静置3 min LC-MS-MS检测甲醇-水（60:40）定溶至1mL 在36℃下用N2吹扫至近干洗脱液 0.45um滤膜

样品的采集与分析 • 试剂 7种抗生素标样（氧氟沙星、诺氟沙星、罗红霉素、红霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑，含量>99％，sigma公司）；13C3-咖啡因溶液（1mg/mL，Cambridge Isotope Labs, USA） • 仪器 Agilent-1100 高效液相色谱仪， MS/MS 串联质谱仪（API4000，美国Applied Biosystems公司）

样品的采集与分析 • 液相色谱与质谱条件 • 色谱条件色谱柱:ODS-P(4.6 mm250 mm，DIKMA)；进样量 :20 µL；流动相:乙腈（A）和0.2%甲酸溶液（B）；流速: 0.4 mL·min-1；梯度淋洗程序:40%A（0-8 min），然后在2 min内将A相线性增加至60%并保持15 min，随后在5 min内降低A相至 40%并保持5 min。

样品的采集与分析 • 液相色谱与质谱条件 • 质谱条件离子源: ESI 源 (Turbo Ionspray)；离子源I (GS1)和II(GS2)的气体流量: 20和40 mL·min-1；气体: N2；离子源的碰撞气流量: 6mL·min-1；辅助加热器温度: 450℃；电离电压: 5500 V；检测方式: 多反应选择监测(MRM) 离子模式。

黄河水中抗生素的存在及其环境意义 • 背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

黄河水中抗生素的存在及其环境意义 • 黄河水中抗生素的种类抗生素：氧氟沙星、诺氟沙星、罗红霉素、红霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑。主要存在有： • 氟喹诺酮类药物：氧氟沙星、诺氟沙星； • 大环内酯类药物：罗红霉素、红霉素； • 磺胺类药物：磺胺甲噁唑

黄河水中抗生素的存在及其环境意义 • 各抗生素的含量分布(ng/L)

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 黄河与珠江广州河段(洪季)中抗生素的平均含量的对比

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 黄河与珠江广州河段(枯季)中抗生素的平均含量的对比

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 与易北河水中抗生素含量相比较(ng/L)

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 氟喹诺酮类药物的含量分布

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 大环内酯类药物的含量分布

黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 磺胺类药物含量分布

富集方法研究 • 背景 • 研究方案 • 样品的采集与分析 • 黄河水中抗生素的种类与含量分布 • 富集方法研究 • 总结

富集方法研究 • 在进行本实验的同时，采用HLB柱对养猪场的废水中的抗生素进行富集。在采用HPLC-MS对样品进行检测时，却检测不出信号。原因： • 养猪场废水的基体十分复杂养猪场废水中含有大量的有机酸和腐殖质，这些基体把HLB柱的填充物饱和了，故抗生素没法在HBL柱上富集。

总结 • 人类使用的抗生素又从水循环中回到我们的生活中，从对母亲河抗生素的含量来看，河水中抗生素的含量有增长的趋势，并且受影响的流域越来越广。同时在与珠江广州河段(枯季)的比较可知，抗生素在全国不同河流的含量都很高，但对比欧洲易北河相同抗生素的含量，可知抗生素在我国的污染已经非常严重，应当引起重视。 • 同时，由于珠江和黄河水系的不同，珠江的水系比较发达，而且处于亚热带，洪季降雨较多，所以珠江广州河段在洪季时的含量比黄河的含量要低很多。 • 同时，难以估算抗生素含量的增长对黄河的影响，因为有关抗生素对生态影响的信息很少，而且难以对居民卫生用药和农业用药进行具体的调查和检测。 • 因此，对抗生素的生态研究将是一个很迫切的任务。国家应制定一系列关于抗生素使用的标准和抗生素对环境的影响进行评估。

创新之处 • 探测了黄河流域在5月份的抗生素的含量水平 • 分析了黄河流域抗生素的来源及含量变化的原因和影响因素 • 对不同水样的富集方法进行了对比分析探索 • 对我国与欧洲河流抗生素含量作了比较

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黄河水中抗生素的存在 及其环境意义