【摘 要】
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近岸海域是地球生态系统生产力高、生物多样性程度高、生态服务价值高的重要区域。揭示近岸海水和沉积物中抗生素等新污染物的来源、浓度和分布,对于保护近岸海域环境质量具有重要意义。本研究建立了海水样品中抗生素的固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱分析方法,考察了黄渤海3个典型近岸海域抗生素的污染水平和分布规律,基于扩散梯度薄膜(DGT)被动采样器,研究了近岸海域沉积物中抗生素的分配和释放动力学。主要
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近岸海域是地球生态系统生产力高、生物多样性程度高、生态服务价值高的重要区域。揭示近岸海水和沉积物中抗生素等新污染物的来源、浓度和分布,对于保护近岸海域环境质量具有重要意义。本研究建立了海水样品中抗生素的固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱分析方法,考察了黄渤海3个典型近岸海域抗生素的污染水平和分布规律,基于扩散梯度薄膜(DGT)被动采样器,研究了近岸海域沉积物中抗生素的分配和释放动力学。主要内容和结论如下:(1)建立了海水中多种类抗生素的同时分析方法。采用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱检测,结合固相萃取富集和净化,通过优化液相和质谱参数以及前处理条件,建立了海水中大环内酯类、磺胺类、氟喹诺酮类、β-内酰胺类、氯霉素类及林可霉素等6类23种常见抗生素同时分析的方法。方法检出限为0.1~2.9 ng/L,加标回收率为47.3%~132.6%,相对标准偏差<20%,具有较高的灵敏度、较好的准确度和精密度,满足海水中抗生素定量分析的需求。(2)揭示了我国黄渤海近岸海水中抗生素的浓度分布、来源和环境风险。采集了大连、东营和盐城的近岸海水样品,测定了海水中抗生素的浓度水平。结果表明,所有海水样品中均检出了抗生素,平均浓度为0.2~139.0 ng/L,以甲氧苄啶(检出率:97.4%,平均浓度:32.3 ng/L)、磺胺甲噁唑(58.4%,29.0 ng/L)和恩诺沙星(45.5%,21.6 ng/L)为主。检出目标抗生素中,大连和盐城近岸海水里以氟喹诺酮类为主导,占比分别为79.9%和46.5%;东营近岸海水中则是磺胺类占主导(76.8%)。近岸海水中抗生素的浓度从近岸向远海递减。源解析结果显示,近岸海域抗生素的主要来源是污水处理厂及海水养殖排放。风险评价结果表明,在大多数海水样品中单种抗生素对水生生物的风险较低(风险商<0.1),而多种抗生素共存时有较高风险(风险商最高达71.9)。(3)阐明了近岸海域沉积物中抗生素的分配及释放动力学。以DGT被动采样器测定了近岸海域沉积物颗粒相和孔隙水间抗生素的分配情况和交换速率,并采用DIFS(DGT induced fluxes in sediments)模型方法,获得了大连近岸海域沉积物中磺胺类、大环内酯类、氟喹诺酮类及林可霉素,共4类15种目标抗生素的分配系数、吸附和释放动力学常数。结果表明,抗生素在近岸海域沉积物颗粒相和孔隙水间分配系数最高为249 m L/g(氧氟沙星),吸附速率常数在3.4×10-5s-1至9.6×10-3 s-1之间。河流、污水处理厂及海水养殖等排污时,沉积物可作为汇,积累抗生素。而潮汐、盐度及p H等条件变化时,沉积物又可成为源,释放抗生素。沉积物中抗生素的释放属于部分持续型,释放速率常数在1.2×10-7 s-1至2.4×10-3 s-1之间。其中,林可霉素、大环内酯类和磺胺类抗生素可快速从沉积物颗粒相中释放,而氟喹诺酮类抗生素的释放较慢。综上,本研究针对近岸海域抗生素污染问题,建立了海水中抗生素的分析方法,考察了我国典型近岸海域抗生素的浓度分布、来源以及环境风险,探究了近岸海域沉积物中抗生素的分配及释放动力学。本研究成果可为我国近岸海域抗生素等新污染物的防控提供基础数据和技术支持。
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