廣州市污水廠氯霉素類(lèi)抗生素污染特征研究

國(guó)彬 ，姚麗賢 ，馮志誠(chéng) ，葛鵬文

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，廣州 510640；2.廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣州 510620；3.臨沂市環(huán)境應(yīng)急管理中心，臨沂 276000）

廣州市污水廠氯霉素類(lèi)抗生素污染特征研究

國(guó)彬1，姚麗賢1，馮志誠(chéng)2，葛鵬文3

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，廣州 510640；2.廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣州 510620；3.臨沂市環(huán)境應(yīng)急管理中心，臨沂 276000）

采用固相萃取（SPE）－高效液相色譜（HPLC）法分析了廣州市5個(gè)污水處理廠進(jìn)出水中3

種氯霉素類(lèi)抗生素的含量特征，并探討了其去除效果。研究發(fā)現(xiàn)，3種藥物的加標(biāo)回收率為80.2%

～92.3%，檢出限為1～2 ng／L。且3種藥物在廣州市城區(qū)5座污水處理廠的進(jìn)出水中均有檢出，含量范圍在ng／L級(jí)，去除率基本在50%～75%之間，污水處理廠并不能完全有效地去除氯霉素類(lèi)抗生素。

高效液相色譜；氯霉素；污水處理廠

人類(lèi)和畜禽大量使用抗生素，其中大部分以藥物原形隨糞尿排出，不斷進(jìn)入環(huán)境，成為新型重要的環(huán)境污染物，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅［1－4］。污水處理廠是抗生素進(jìn)入環(huán)境的重要途徑，近年來(lái)，污水處理廠中抗生素的污染特征已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。許多研究表明，在地下水、地表水、污水處理廠的進(jìn)出水中均檢測(cè)到抗生素的存在，濃度水平基本在ng／L級(jí)，個(gè)別達(dá)到 μg／L級(jí)，污水處理廠并不能完全去除抗生素類(lèi)藥物［5－7］。中國(guó)是抗生素的生產(chǎn)和使用大國(guó)，抗生素濫用比較普遍，氯霉素類(lèi)抗生素是其中的典型代表。本文初步調(diào)查了廣泛使用的3種氯霉素類(lèi)抗生素在廣州市5個(gè)污水處理廠中的含量特征和去除率，為揭示環(huán)境中抗生素來(lái)源，評(píng)價(jià)其潛在危害性提供了科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

Alliance e2695高效液相色譜儀－2489紫外檢測(cè)器 （美國(guó)waters公司）；KL512J氮?dú)鉂饪s儀（北京康林科技有限公司）；Milli－Q超純水機(jī) （上海亞榮生化儀器廠）；VisiprepTM－DL固相萃取裝置 （美國(guó)Supelco公司）；OASIS HLB固相萃取柱（3cc／60 mg， 美國(guó) Waters 公司）；GM－0.33Ⅱ隔膜真空泵 （天津市騰達(dá)過(guò)濾器件廠）；AS20500ADT超聲波清洗儀 （天津市奧特塞斯公司）；FA1104N電子天平 （上海天平儀器廠）；E－201－c精密pH計(jì)（上海雷磁廠）。

1.1.2 試劑

氯 霉 素 類(lèi) （chloramphenicols，CAPs）：氯 霉 素（CAP）、甲砜霉素（TAP）、氟甲砜霉素（FF），均購(gòu)自Sigma公司，純度均 ＞98.0%；甲醇和乙腈均為色譜純，購(gòu)自Sigma公司；其余試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

抗生素標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱(chēng)取3種氯霉素類(lèi)抗生素標(biāo)準(zhǔn)品溶于乙腈，配制成100 μg／mL的抗生素標(biāo)準(zhǔn)母液。取一定量混合標(biāo)準(zhǔn)母液用乙腈逐步稀釋?zhuān)渲瞥尚Ｕ€工作液，其含量范圍為0 ～ 5 μg／mL。標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液避光于－4℃冰箱中冷藏保存。

1.2 樣品采集

選擇廣州市城區(qū)5座污水處理廠，分別編號(hào)為 A、B、C、D、E，5 座污水處理廠的相關(guān)信息見(jiàn)表1。2010年6月 ～8月在5座污水處理廠采集進(jìn)水和出水樣品。所采集的進(jìn)水和出水樣品均為24 h混合樣品，每個(gè)樣品采集量為2 L，樣品采集后裝在棕色玻璃瓶中，冷藏運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。

表1 污水處理廠概況

1.3 樣品前處理

將采集的水樣分別通過(guò) 0.45 μm濾膜和HLB固相萃取小柱，其中HLB小柱先后經(jīng)2×3 mL甲醇和二次蒸餾水活化，以5～10 mL／min的流速通過(guò)已活化的HLB固相萃取柱，待柱富集完成后，用2×3 mL二次蒸餾水淋洗HLB柱，靜置 10 min，再用2×3 mL甲醇進(jìn)行淋洗，收集洗脫液并于35℃下用N2吹掃至近干，用甲醇－水（60∶40，V／V） 溶液定容到 1 mL，供 HPLC 分析。

1.4 色譜條件

色譜柱：Xbridge C18 （250 mm × 4.6 mm， 5 μm，美國(guó)Waters公司產(chǎn)品），流動(dòng)相為20%乙腈，進(jìn)樣量為 20 μL，流速為 0.8 mL／min，柱溫為 30℃，甲砜霉素、氟甲砜霉素檢測(cè)波長(zhǎng)為225 nm，氯霉素檢測(cè)波長(zhǎng)為278 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的線性范圍、檢出限和回收率

準(zhǔn)確配制 0、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 μg／mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.4條件進(jìn)行測(cè)定，線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)及檢出限見(jiàn)表1。以HPLC測(cè)得的峰面積X為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的濃度Y為縱坐標(biāo)，3種抗生素的相關(guān)系數(shù)R均達(dá)到 0.999。采用3倍信噪比（S／N）計(jì)算氯霉素、甲砜霉素、氟甲砜霉素的檢出限分別為 2、1、1 ng／L。

表1 抗生素的線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)和檢出限

抗生素采用外標(biāo)法定量，在不含目標(biāo)抗生素的空白水樣中添加混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。3種氯霉素類(lèi)抗生素的加標(biāo)回收率為80.2%～92.3%，方法的靈敏度和準(zhǔn)確度能夠滿足污水中抗生素殘留分析。

2.2 進(jìn)出水中氯霉素類(lèi)抗生素含量特征

分析測(cè)定了廣州市城區(qū)5座污水處理廠進(jìn)出水中氯霉素類(lèi)抗生素的含量及去除率，具體結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 污水處理廠進(jìn)出水中氯霉素類(lèi)抗生素含量 /（ng／L）

表3 污水處理廠出水中氯霉素類(lèi)抗生素的去除率/%

通過(guò)表2和表3可以看出，3種氯霉素類(lèi)抗生素在5個(gè)城區(qū)污水廠的進(jìn)出水中均有檢出，進(jìn)水中3種氯霉素類(lèi)抗生素含量在176～1012 ng／L之間，出水中3種氯霉素抗生素類(lèi)含量在78～530 ng／L之間。去除率計(jì)算采用進(jìn)水與出水含量之差與進(jìn)水含量的比值。從結(jié)果來(lái)看，不同抗生素和不同處理廠之間抗生素去除率波動(dòng)較大，其中A廠的氯霉素和D廠的甲砜霉素出現(xiàn)了負(fù)去除的現(xiàn)象，總體上，污水處理廠的抗生素去除率基本在50%～75%之間（負(fù)值除外）。

由于抗生素是新型環(huán)境污染物，它在污水中的含量并非污水處理廠的控制指標(biāo)，因此污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)對(duì)抗生素的去除不一定有效，一些研究也報(bào)道了污水處理廠對(duì)抗生素負(fù)去除的現(xiàn)象［1－3］。 由于抗生素的消除是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 對(duì)于這種負(fù)去除現(xiàn)象還沒(méi)有一致的認(rèn)識(shí)，目前認(rèn)為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是吸附在懸浮物或污泥中的抗生素釋放到水體中，造成出水中抗生素含量上升；也可能是在污水處理過(guò)程中抗生素的共軛代謝物發(fā)生聚合以及處理過(guò)程中發(fā)生生物轉(zhuǎn)化而使目標(biāo)抗生素含量升高。

這些未被去除的抗生素經(jīng)污水處理廠排放到環(huán)境中，盡管被環(huán)境水體不斷稀釋?zhuān)瑵舛仍趎g／L級(jí)別，但對(duì)于環(huán)境中這種低濃度的、長(zhǎng)期的抗生素暴露也可以在個(gè)體或生態(tài)層次中起負(fù)面效應(yīng)，應(yīng)該引起人們足夠的重視。

3 結(jié)論

3種氯霉素類(lèi)抗生素的加標(biāo)回收率為80.2%～ 92.3%，檢出限為 1 ～ 2 ng／L，方法的靈敏度和準(zhǔn)確度能夠滿足污水中抗生素殘留分析。3種氯霉素類(lèi)抗生素在廣州市城區(qū)5座污水處理廠的進(jìn)出水中均有檢出，含量范圍在ng／L級(jí)，去除率基本在50%～75%之間。污水處理廠并不能完全有效地去除氯霉素類(lèi)抗生素。

［1］徐維海，張干，鄒世春，等.典型抗生素類(lèi)藥物在城市污水處理廠中的含量水平及其行為特征 ［J］.環(huán)境科學(xué)，2007， 28（8）：1779－1783.

［2］常紅，胡建英，王樂(lè)征，等.城市污水處理廠中磺胺類(lèi)抗生素的調(diào)查研究［J］.科學(xué)通報(bào)，2008， 53（2）：159－164.

［3］徐維海，張干，鄒世春，等.香港維多利亞港和珠江廣州河段水體中抗生素的含量特征及其季節(jié)變化［J］.環(huán)境科學(xué)，2006， 27（12）：2458－2462.

［4］葉計(jì)朋，鄒世春，張干，等.典型抗生素類(lèi)藥物在珠江三角洲水體中的污染特征 ［J］.生態(tài)環(huán)境，2007， 16（2）：384－388.

［5］ Gobel A， McArdell C S，Joss A， et al.Fate of sulfonamides， macrolides and trimethoprim in different wastewater treatment technologies ［J］.Sci Total Environ， 2007， 372（2）： 361－371.

［6］ Karthikeyan K G， Meyer M T.Occurrence of antibiotics in wastewater treatment facilities in Wisconsin， USA［J］.Sci Total Environ， 2006， 361： 196－207.

［7］ Brown K D， Kulis J， Thomson B， et al.Occurrence of antibiotics in hospital， residential and dairy effluent，municipal wastewater and the Rio Grande in New Mexico［J］.Sci Total Environ， 2006， 366： 772－783.

10.3969／j.issn.1007－2217.2011.02.005

2011－02－15