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抗生素污染时空特征及生态风险评估丨辽宁省大连生态环境监测中心付晓燕老师等为新污染物治理贡献“金点子”

SCIEX

2024.5.15

作者：付晓燕，李振国，李志远，刘莲莲，杨硕，孙震，彭晓，夏莹

通讯单位：辽宁省大连生态环境监测中心

合作单位：上海爱博才思分析仪器贸易有限公司

研究成果简介

抗生素作为新污染物“药物及个人护理品（PPCPs）”中一类典型物质，因其在环境中易残留、较长半衰期和潜在生态危害大引起社会广泛关注，环境介质中抗生素污染正逐渐威胁人类及动物的生命安全。因此，生态环境部将抗生素作为重点管控的新污染物，列入《新污染物治理行动方案》中。但相关环境管理工作面临底数不清、情况不明、分析效率低、难以溯源、缺乏末端治理技术等问题，这些堵点严重影响了抗生素污染治理。

抗生素在环境水体中的浓度一般为痕量水平（ng/L），因此，快速准确测定环境水体中抗生素成为相关领域研究的关键。现有的主流抗生素分析方法需要对水样进行高倍数的富集浓缩才能进行检测，富集过程复杂，成本较高，因此急需建立一种快速简单、灵敏度高、准确性好的抗生素检测方法，来提升抗生素的筛查检测能力。

辽宁省大连生态环境监测中心付晓燕老师等利用SCIEX QTRAP^® 6500+液质联用系统结合高流速且大体积进样的方式，开发建立了一针进样正负离子同时检测地表水中22种6大类的抗生素的检测方法，相关成果以“直接进样/液相色谱-串联质谱法同时检测地表水中22种典型抗生素”为题，发表于环境领域期刊“环境保护与循环经济”。

本方法的优点是水样经 PTFE 微孔滤膜过滤后直接进样，通过大体积进样，提高目标物的检测灵敏度，样品无需经过复杂的前处理过程，减少了目标物在固相萃取中的损失，使 22 种目标物的回收率均大于 80％，方法的检出限低至 0.5～2.0 ng/L。将该方法应用于辽河流域 60 余个地表水样品抗生素污染筛查，结果表明，该方法灵敏度高，重现性好，操作便捷，满足水质痕量 22 种常见抗生素污染的快速检测及筛查要求。该方法的建立可为深入了解我国流域水环境中抗生素的赋存水平提供快速可靠的研究方法，为辽河流域生态风险评价提供科学依据。

另外，利用此大体积直接进样技术，针对22种典型抗生素，付老师等对辽宁省生态清洁小流域抗生素的赋存浓度、分布特征进行了调查。采用风险商值法对小流域的抗生素生态风险进行评价。相关成果以“辽宁省生态清洁小流域抗生素监测及生态风险评估”为题，发表于环境领域期刊“环境监控与预警”。

作者：付晓燕，李翔宇，杨萌，王迎春，李振国，刘莲莲，张旭鸿，李志远

通讯单位：辽宁省大连生态环境监测中心

合作单位：大连市生态环境事务服务中心，上海爱博才思分析仪器贸易有限公司

研究成果简介

根据辽宁省生态清洁小流域种类、规模、地表水分布情况，共选取6个典型生态清洁小流域作为代表区域，分别为抚顺市项目区LY01、铁岭市项目区LY02、鞍山市项目区LY03、阜新市项目区LY04、朝阳市项目区LY05和盘锦市项目区LY06，共计14个监测点位，涉及湖库和河流的上中下游。

6个小流域设置的14个点位中共检出抗生素8种，分别是SMX、ROX、ERY-H2O、TIC、NOR、TMP、FFC和OFX。由图2可见，抗生素总浓度最高的小流域是LY06项目区，其次是LY02项目区，其他4个小流域抗生素总质量浓度水平相当，最低的是LY04项目区。生态清洁小流域水体中抗生素的质量浓度与检出率见表2。抗生素的质量浓度检出范围为ND ～ 198 ng/L，平均值为0 ～ 22 ng/L，检出率范围为0% ～ 100%。检测出的抗生素中，罗红霉素(ＲOX)的质量浓度最高，检出率最高的是磺胺甲噁唑(SMX)。

结合现场调查及抗生素组成进行溯源分析，污染来源主要为小流域附近小型规模化养殖场废水、农村散养区粪污及生活污水未采取处理措施排放导致。又由于养殖种类不同造成抗生素种类有所不同，畜禽养殖废水和生活污水可以引入更多种类的抗生素进入水体。生态清洁小流域水体中暴露出的抗生素生态风险不容忽视，亟待进一步探究环境风险，摸清抗生素来源并采取有效的防治措施。

此外，该大体积直接进样/液相色谱-质谱法，也用在评价大连地区畜禽养殖区周边水体抗生素的污染状况和生态风险中，分析畜禽养殖区周边水体中6类22种抗生素的赋存浓度、时空分布特征，并利用风险熵值法进行生态风险评估。相关成果以“大连市畜禽养殖周边水体抗生素污染特征及生态风险评估”为题，发表于环境领域期刊“环境工程”。

作者：付晓燕，李振国，李翔宇，杨萌，刘莲莲，夏莹，孙震，李志远

通讯单位：辽宁省大连生态环境监测中心

合作单位：大连市生态环境事务服务中心，上海爱博才思分析仪器贸易有限公司

研究成果简介

根据大连地区畜禽养殖种类、规模、地表水（河流和水塘）及地下水分布情况，共选取8处规模化畜禽养殖区作为代表区域，养殖类型包括禽类养殖、生猪养殖和肉牛养殖3种，在涉农区市县呈均匀分布，共布设13个地下水监测点位（X1-X13），7个水塘水监测点位（T1-T7）；考虑畜禽养殖区可能会对周边河流造成影响，选取大连地区6条主要河流，布设16个河流监测点位（H1-H16），设置在入海口以及部分水质相对较差的河流上、中、下游。枯水期、丰水期各采样1次。

畜禽养殖业周边地表水及地下水中抗生素广泛存在，19种抗生素有不同程度的检出。抗生素浓度枯水期明显高于丰水期，3种类型采样点中抗生素的总量及种类顺序均为地表水＞水塘水＞地下水。抗生素检测种类枯水期多于丰水期。抗生素总浓度最高点位于H2点位，∑19抗生素浓度为949 ng/L；其次为H6点位，∑19抗生素浓度为670 ng/L。就抗生素检出率而言，SMX检出率最高，超过90%的调查点位中均有检出。在6条河流中分别选取入渤海（H1-H4点位）和入黄海（H5-H8点位）各1条代表性河流进行时空分布特征及溯源分析，入渤海河流中抗生素污染的优势组分依次为ROX＞FFC＞SMX。入黄海河流中抗生素污染的优势组分依次为FFC＞SMX＞ROX。

从抗生素污染分布上说，下游污染程度要高于上游，污水处理厂废水导致抗生素浓度显著增高。人口及畜禽养殖密集区域河道污染程度要高于郊区、非养殖区。入海口抗生素高污染程度表明了人类活动对抗生素污染的重要影响。抗生素含量特征和主成因分析表明各条河流的磺胺类抗生素均来源畜禽养殖业、市政管网排放、雨水径流等排放也是抗生素污染的来源。本研究利用风险熵值(RQs)法分析了畜禽养殖业周边水体的生态风险，总体上畜禽养殖业周边地表水抗生素污染处于中风险、个别点位处于高风险，地下水处于较低风险。畜禽养殖区附近水体中暴露出的抗生素生态风险不容忽视，亟待进一步探究环境风险，探究来源并采取相应措施。

第一作者简介

付晓燕，辽宁省大连生态环境监测中心，正高级工程师，主要研究方向为水环境抗生素检测分析技术研究，主持并参与《水质丁基黄原酸的测定液相色谱-三重四极杆串联质谱法》HJ/T1002-2018等国家标准4项；主持《水质磺胺类抗生素的测定固相萃取/高效液相色谱-三重四极杆串联质谱》DB21/T3286—2020等地方标准3项；主持2020年辽宁省科技厅基金项目《畜禽养殖周边地表水和地下水抗生素污染调查及防治对策研究》；主持辽宁省生态环境厅课题《辽河流域重点河流断面抗生素污染调查及溯源分析》；作为项目带头人被中国环境监测总站公众号宣传抗生素监测治理经验，主持科研课题获得2023年度环境技术进步奖二等奖1项、辽宁省水利科学技术奖一等奖2项、大连市科技进步三等奖1项。发表中文核心等科技论文20余篇。