朱婷婷，宋戰(zhàn)鋒，尹魁浩，彭盛華

國(guó)家環(huán)境保護(hù)飲用水水源地管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳市飲用水水源地安全保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳市環(huán)境科學(xué)研究院，深圳 518001

南方某水庫(kù)水體中抗生素生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)研究

朱婷婷*，宋戰(zhàn)鋒，尹魁浩，彭盛華

國(guó)家環(huán)境保護(hù)飲用水水源地管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳市飲用水水源地安全保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳市環(huán)境科學(xué)研究院，深圳 518001

環(huán)境中大量殘留的抗生素將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成潛在危害。本研究采用風(fēng)險(xiǎn)商值法(RQ)評(píng)價(jià)了林肯霉素、紅霉素(脫水)、羅紅霉素、磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶、頭孢呋辛、頭孢氨芐、甲硝唑、阿莫西林和氯霉素10種抗生素對(duì)南方某水庫(kù)水體產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)10種抗生素進(jìn)行了化學(xué)非致癌物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，7個(gè)采樣點(diǎn)中共檢出8種抗生素，殘留量在1.2～130.0 ng·L-1之間。紅霉素(脫水)、林肯霉素、磺胺甲噁唑這3種抗生素在豐水期、枯水期的所有采樣點(diǎn)均有檢出，磺胺二甲嘧啶和頭孢呋辛在枯水期的檢出率也為100%，而氯霉素和阿莫西林在7個(gè)樣點(diǎn)均未檢出。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，除個(gè)別樣點(diǎn)外，該水庫(kù)抗生素殘留的整體風(fēng)險(xiǎn)不高。豐水期和枯水期A河水體中磺胺甲噁唑的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商大于1，A河(豐水期和枯水期)、B河(豐水期)和庫(kù)中3號(hào)樣點(diǎn)(枯水期)的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商大于1，表明這3個(gè)樣點(diǎn)的抗生素殘留對(duì)生態(tài)環(huán)境存在較嚴(yán)重的威脅，其余采樣點(diǎn)抗生素的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商處于0.1到1之間，需長(zhǎng)期觀測(cè)其抗生素的環(huán)境動(dòng)態(tài)，以避免高風(fēng)險(xiǎn)危害的發(fā)生。該水庫(kù)10種抗生素殘留引起的非致癌物風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)在10-15到10-12之間，說(shuō)明該水庫(kù)中10種抗生素通過飲水途徑引起的非致癌風(fēng)險(xiǎn)很低，遠(yuǎn)低于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，甚至遠(yuǎn)低于可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平。

抗生素；飲用水源水；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；健康風(fēng)險(xiǎn)；水庫(kù)

Received 15 July 2014 accepted 24 October 2014

抗生素是一類天然或者半人工合成的、能在低微濃度下有選擇地抑制或影響它種生物功能的有機(jī)物質(zhì)，人和動(dòng)物使用的抗生素類藥物無(wú)法完全被機(jī)體吸收，常常未經(jīng)代謝便通過尿液和糞便以原藥的形式排出體外，進(jìn)入環(huán)境中[1]。近年來(lái)許多國(guó)家的河流、湖泊、地下水中均檢出了抗生素殘留，抗生素濫用所造成的環(huán)境污染問題逐漸成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)[2-5]。目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)就水環(huán)境中抗生素的殘留水平和環(huán)境行為開展了較多研究，結(jié)果表明，水環(huán)境中微量水平的抗生素即會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生威脅[3,6-8]。目前國(guó)內(nèi)的研究主要集中在抗生素檢測(cè)方法的建立及對(duì)食品、水產(chǎn)品、污水處理廠進(jìn)出水[9]、化妝品等基質(zhì)中抗生素的污染調(diào)查[10]，而抗生素在飲用水源地水體中的污染情況及生態(tài)、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估則鮮有報(bào)道。本研究對(duì)南方某主要飲用水源地型水庫(kù)及其入庫(kù)支流中β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、磺胺類等6類共10種常見的典型抗生素的污染特征進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)水庫(kù)及支流中抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，揭示水庫(kù)中抗生素的污染現(xiàn)狀和生態(tài)、健康風(fēng)險(xiǎn)水平，為后續(xù)抗生素污染防控工作提供數(shù)據(jù)支持和科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 儀器與試劑

儀器：Agilent 1100型高效液相色譜儀(美國(guó), Agilent)；API 2000三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國(guó), AB Sciex)；多通道固相萃取儀(美國(guó), Waters)；BridgeTMC18色譜柱(2.1 mm×50mm, 5μm, 美國(guó),Waters)；EYELAMG-2200氮吹濃縮儀(日本,Rikakikai)，AllegraX-22R高速臺(tái)式離心機(jī)(美國(guó),BackmanCoulter)，Q-POD型MILLI-Q超純水儀(德國(guó),Millipore)。

試劑：標(biāo)準(zhǔn)品甲硝唑(純度為99.5%)、頭孢呋辛鈉(純度為97.5%)均購(gòu)自德國(guó)DrEhrenstorferGmbH公司，阿莫西林(純度>99%)、紅霉素(純度>99%)、磺胺甲惡唑(純度>99%)、磺胺二甲嘧啶(純度為99%)均購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司，羅紅霉素(純度≥95%)、林肯霉素鹽酸鹽(純度≥95%)均購(gòu)自瑞士Fluka公司，頭孢氨芐(純度為99.9%)、氯霉素(純度為99.8%)均購(gòu)自德國(guó)RiedeldeHa?n公司)，磺胺甲惡唑-C13(純度為99%)，氯霉素-d5(純度為98%)均購(gòu)自美國(guó)CambridgeIsotopeLaboratory，Na2EDTA溶液(純度為99.0%～101.0%)、NaN3溶液(純度為99.5%)均購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司，甲酸(純度為99%～100%，美國(guó)VWRInternational)。甲醇為色譜純，其他試劑為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 水樣中抗生素的測(cè)定

分別于2012年9月(豐水期)和2013年1月(枯水期)進(jìn)行采樣。根據(jù)水庫(kù)及其主要入庫(kù)支流的環(huán)境與水文基本特征，本研究布設(shè)了7個(gè)采樣點(diǎn)，包括水庫(kù)庫(kù)中3個(gè)點(diǎn)、主要入庫(kù)支流3個(gè)點(diǎn)(A河、B河、C河)，以及境外引水工程的供水渡槽。水樣采集與保存程序符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T5750.2-2006)。所有水樣在分析前均儲(chǔ)存于4 ℃冰箱，在采集后一周內(nèi)完成檢測(cè)。

采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS-MS)法測(cè)定水樣中抗生素的濃度，方法的檢出限為0.40～0.70ng·L-1，回收率為81.90%～110.00%，RSD為1.80%～7.10%。

1.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

水環(huán)境中殘留藥物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可以通過風(fēng)險(xiǎn)商值(RQ)來(lái)評(píng)價(jià)[11-12]。計(jì)算公式如下：

RQ= MEC / PNEC

(1)

PNEC= LC50/AF或EC50/AF

(2)

RQsum= ΣRQi

(3)

式中：MEC，環(huán)境實(shí)測(cè)濃度，即藥物在水環(huán)境中的實(shí)測(cè)質(zhì)量濃度，ng·L-1；PNEC，預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)濃度，是在現(xiàn)有認(rèn)知下不會(huì)對(duì)環(huán)境中微生物或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利效應(yīng)的最大藥物濃度，ng·L-1；LC50為半致死濃度，EC50為半最大效應(yīng)濃度，ng·L-1，LC50和EC50均由文獻(xiàn)中取得，當(dāng)存在多個(gè)值時(shí)，取最小值；AF為評(píng)價(jià)因子，取water framework directive的推薦值(1 000)；RQsum：聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商，無(wú)量綱；RQi：抗生素i的RQ值，無(wú)量綱。

僅僅對(duì)單一污染物進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)來(lái)確定對(duì)水環(huán)境是否“安全”，這不符合復(fù)合污染的實(shí)際情況，需根據(jù)各殘留藥物的總風(fēng)險(xiǎn)商RQ評(píng)價(jià)其在水環(huán)境中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[13]。當(dāng)0.01RQ<0.10，為低風(fēng)險(xiǎn)；0.10RQ<1.00，為中風(fēng)險(xiǎn)；RQ1.00，為高風(fēng)險(xiǎn)[11,14]。

水環(huán)境中抗生素一般不是單一存在，而是多種抗生素共同存在的。目前關(guān)于抗生素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究多集中在單一藥品效應(yīng)研究，缺乏對(duì)藥品聯(lián)合效應(yīng)的考察，少量研究表明，水環(huán)境中多種抗生素共存時(shí)，抗生素的環(huán)境危害作用會(huì)因共存而加強(qiáng)[23-24]。因此，本文采用簡(jiǎn)單疊加模型(式3)計(jì)算抗生素的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商[25]。

1.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

采用USEPA推薦的化學(xué)非致癌物通過飲用水途徑所致的人體年均健康危害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，評(píng)估抗生素的非致癌物風(fēng)險(xiǎn)[26]。

(4)

Rign=(Dig/RfDig)×10-6/70

(5)

Dig=2.2Ci/70

(6)

式(4-6)中，Rign，非致癌物i經(jīng)飲用水途徑所致平均個(gè)人健康危害風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Dig，非致癌i經(jīng)飲用水途徑的單位體重日均暴露劑量，μg·kg-1·d-1；RfDig，為非致癌污染i經(jīng)飲水途徑的參考劑量，μg·kg-1·d-1；70為人的平均壽命，a；Ci，非致癌物濃度，μg·L-1。

2 結(jié)果與討論(Results and discussion)

2.1 水庫(kù)水體中抗生素的濃度水平

由表2和表3可見，在水庫(kù)及主要支流的水樣中，無(wú)論枯水期、豐水期均檢出了抗生素殘留，濃度范圍在1.20～130.00 ng·L-1，與珠江、深圳河、深圳灣的檢測(cè)結(jié)果[27-28]相比，該水庫(kù)的抗生素殘留處于較低的水平。在豐水期，除了氯霉素、頭孢呋辛與阿莫西林外，其余7種抗生素均有檢出，濃度水平在1.40～45.00 ng·L-1范圍內(nèi)，其中庫(kù)中殘留的抗生素種類主要為紅霉素(脫水)、磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶和林肯霉素，殘留濃度均低于15.00 ng·L-1。外部供水與庫(kù)中檢測(cè)出的種類一致，濃度在3.90～8.50 ng·L-1之間。3條入庫(kù)支流中，A河與B河水體中抗生素含量較高?？菟谒畼又?，除了氯霉素和阿莫西林外，其余8種抗生素均有檢出，濃度水平在1.20～130.00 ng·L-1范圍內(nèi)。枯水期庫(kù)中采樣點(diǎn)的抗生素平均殘留量為45.20 ng·L-1，高于豐水期(18.10 ng·L-1)。

林肯霉素、紅霉素(脫水)和磺胺二甲嘧啶是檢出率最高且濃度最高的3種抗生素，除了由于這幾種藥物的用量大外，還因?yàn)檫@幾種抗生素穩(wěn)定性較高、親水性強(qiáng)，很容易通過排泄和雨水沖刷等方式進(jìn)入環(huán)境。阿莫西林在所有樣品中均未被檢出，根本原因是阿莫西林極易發(fā)生水解，降解速率很快，因而自然水體中一般無(wú)阿莫西林殘留[29-30]。在豐水期和枯水期都沒有檢出氯霉素，分析是因?yàn)槲覈?guó)近年來(lái)在畜牧業(yè)等行業(yè)已禁止使用氯霉素原料及產(chǎn)品，因此環(huán)境中氯霉素的殘留很少[29]。水庫(kù)水體中抗生素的污染狀況隨著季節(jié)不同而有所變化，枯水期各采樣點(diǎn)的抗生素殘留均比豐水期嚴(yán)重，主要原因是在枯水期，正屬冬春季節(jié)，病毒活躍，疾病高發(fā)，抗生素使用種類更多、用量更大；同時(shí)，由于受地形的影響，幾條入庫(kù)支流都比較短小，屬于雨源型河流，流量在枯豐其差異懸殊，枯水期降水少，河流流量小，自凈能力弱，導(dǎo)致枯水期水體中抗生素的殘留濃度明顯高于豐水期。

表1 各目標(biāo)抗生素的預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)濃度(PNECs)Table 1 The predicted no effect concentration (PNECs) of the selected antibiotics (ng·L-1)

水庫(kù)的污染物主要來(lái)源于水庫(kù)附近的幾個(gè)自然社區(qū)，水源保護(hù)區(qū)內(nèi)主要的污染源有生活源、私人加工廠、餐飲、大排檔、養(yǎng)殖場(chǎng)、果場(chǎng)、魚塘及療養(yǎng)院等，主要入庫(kù)支流為A河、B河與C河。3條入庫(kù)支流的抗生素殘留種類比水庫(kù)庫(kù)中更豐富，濃度普遍更高。一方面隨著河流兩岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，大量生活污水、生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理直接排入河道，污染河水水質(zhì)，另一方面，由于這幾條河流水量比較小，且自凈能力較弱，所以污染物濃度相對(duì)較高。

表2 豐水期水庫(kù)水體中抗生素的濃度水平Table 2 Concentration of antibiotics in the reservoir in wet season (ng·L-1)

注：ND為未檢出。

Note: ND, not detected.

表3 枯水期水庫(kù)水體中抗生素的濃度水平Table 3 Concentration of antibiotics in the reservoir in dry season (ng·L-1)

注：ND為未檢出。

Note: ND, not detected.

2.2 水庫(kù)水體中抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商評(píng)價(jià)結(jié)果見圖1和圖2?？梢钥闯觯煌瑫r(shí)期水庫(kù)水體中甲硝唑、頭孢氨芐、磺胺二甲嘧啶和頭孢呋辛的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商均低于0.01，無(wú)明顯生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，A河的磺胺甲噁唑生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商大于1.00，對(duì)生態(tài)環(huán)境存在較高的危害性，其余采樣點(diǎn)的林肯霉素、磺胺甲噁唑和紅霉素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商介于0.01和1之間，存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)簡(jiǎn)單疊加模型計(jì)算結(jié)果顯示，豐水期時(shí)，外部供水和庫(kù)中的抗生素聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在0.32～0.84之間，3條支流中，C河的RQsum最低，為0.48，處于中風(fēng)險(xiǎn)水平，B河與A河的RQsum均大于1.00，抗生素對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害較大。枯水期時(shí)，水庫(kù)水體中抗生素聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)水平較高，庫(kù)中3號(hào)樣點(diǎn)和A河的RQsum大于1.00，其中A河中抗生素RQsum高達(dá)5.39，對(duì)生態(tài)環(huán)境可能會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害，其余樣點(diǎn)的RQsum在0.10～1.00之間，對(duì)生態(tài)環(huán)境存在中風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 水庫(kù)水體中抗生素健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

由表4和表5可知，10種抗生素對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)介于7.25×10-15～1.63×10-11范圍內(nèi)，10種抗生素的總健康風(fēng)險(xiǎn)介于1.59×10-13～1.63×10-11范圍內(nèi)。在所有采樣點(diǎn)，林肯霉素和紅霉素(脫水)是其中的主要健康風(fēng)險(xiǎn)因素，阿莫西林和氯霉素在豐水期和枯水期均不存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。各采樣點(diǎn)中，豐水期B河的總非致癌風(fēng)險(xiǎn)最高，枯水期C河的總非致癌風(fēng)險(xiǎn)最高。

國(guó)內(nèi)針對(duì)飲用水源地水體中抗生素殘留的非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究還未見報(bào)道，目前尚無(wú)國(guó)際機(jī)構(gòu)制定飲用水源地抗生素健康風(fēng)險(xiǎn)水平的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，與不同國(guó)際機(jī)構(gòu)制定的飲用水源地水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)水平閾值(見表6)相比，該水庫(kù)中抗生素污染引起的非致癌風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，甚至遠(yuǎn)低于可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平，說(shuō)明該飲用水源水體中這些抗生素的殘留不會(huì)對(duì)人體構(gòu)成明顯的非致癌性危害。

圖1 豐水期水庫(kù)各點(diǎn)位的抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商

圖2 枯水期水庫(kù)各點(diǎn)位的抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商

表4 豐水期水庫(kù)各點(diǎn)位抗生素對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)Table 4 Non-cancer risk of the selected antibiotics in the reservoir in the wet season (ng·L-1)

表5 枯水期水庫(kù)各點(diǎn)位抗生素對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)Table 5 Non-cancer risk of the selected antibiotics in the reservoir in the dry season (ng·L-1)

表6 不同國(guó)際機(jī)構(gòu)制定的飲用水源地水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平和可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平[26]Table 6 The maximum acceptable limit and ignorable limit of health risk of potable water source established by international institutions[26] (a-1)

根據(jù)國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)(TRS)、瑞典環(huán)境保護(hù)局(TSEPA)、荷蘭建設(shè)和環(huán)境部(VROM)規(guī)定的飲用水源地水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平和可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平見表6。

綜上所述，可知：

(1)南方某水庫(kù)水體中共檢出了8種抗生素，濃度范圍在1.20～130.00 ng·L-1，處于較低的殘留水平。紅霉素(脫水)、林肯霉素、磺胺甲噁唑這3種抗生素在豐水期、枯水期的所有采樣點(diǎn)均有檢出，在枯水期磺胺二甲嘧啶和頭孢呋辛的檢出率也為100%，而阿莫西林和氯霉素在所有水樣中均未檢出。水庫(kù)庫(kù)中抗生素的殘留種類和分布規(guī)律與外部供水水源一致，庫(kù)中濃度略低于供水水源。3條入庫(kù)支流的抗生素污染程度普遍高于庫(kù)中，其中，A河的污染最嚴(yán)重?？菟诒蓉S水期殘留的抗生素種類更多、殘留濃度也更高。

(2)根據(jù)MEC/PNEC風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系，A河豐水期和枯水期磺胺甲噁唑的RQ均大于1，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有高風(fēng)險(xiǎn)，其他采樣點(diǎn)的林肯霉素、磺胺甲噁唑、紅霉素(脫水)的RQ處于0.01與1之間，具有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)簡(jiǎn)單疊加模型計(jì)算結(jié)果表明，豐水期A河與B河的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商大于1，枯水期庫(kù)中3號(hào)樣點(diǎn)和A河的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商大于1.00，對(duì)生態(tài)環(huán)境可能會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害，其余樣點(diǎn)的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)商在0.10和1之間，對(duì)生態(tài)環(huán)境存在中風(fēng)險(xiǎn)。

(3)各采樣點(diǎn)抗生素污染引起的非致癌總風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)在10-15～10-11，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際機(jī)構(gòu)制定的最大可接受和最大可忽略風(fēng)險(xiǎn)水平，說(shuō)明該水庫(kù)水體中這些抗生素的殘留不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生明顯的非致癌性健康危害。

[1] Hartmann A, Aldera C, Koller T, et al. Identification of fluoroquinolone antibiotics as the main source of human genotoxicity in native hospital wastewater[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1998, 17(3): 377-382

[2] Xu W H, Zhang G, Zou S C, et al. Determination of selected antibiotics in the Victoria Harbour and the Pearl River, South China using high performance liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry[J]. Environmental Pollution, 2007, 145(3): 672-679[3] Kümmerer K. Antibiotics in the aquatic environment-A review[J]. Chemosphere, 2009, 75(4): 417- 434

[4] Homem V, Santos L. Degradation and removal methods of antibiotics from aqueous matrices-A review[J]. Journal of Environmental Management, 2011, 92(10): 2304-2347

[5] Benotti M J, Trenholm R A, Vanderford B J, et al. Pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds in U.S. drinking water[J]. Environmental Science & Technology, 2009, 43(3): 597-603

[6] Watkinsona A J, Murbyc E J, Costanzo S D. Removal of antibiotics in conventional and advanced wastewater treatment: Implications for environmental discharge and wastewater recycling[J]. Water Research, 2007, 41(18): 4164-4176

[7] Gao P P, Mao D Q, Luo Y, et al. Occurrence of sulfonamide and tetracycline resistant bacteria and resistance genes in aquaculture environment[J]. Water Research, 2012, 46(7): 2355-2364

[8] Zhu Y G, Johnson T A, Su J Q, et al. Diverse and abundant antibiotic resistance genes in Chinese swine farms [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(9): 3435-3440

[9] 陳濤, 李彥文, 莫測(cè)輝, 等. 廣州污水廠磺胺和喹諾酮抗生素污染特征研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010, 33(6): 144-147

Chen T, Li Y W, Mo C H, et al. Screening of sulfonamide and fluroquinolone antibiotics in wastewater of sewage treatment plants in Guangzhou, South China [J]. Environmental Science & Technology, 2010, 33(6): 144-147 (in Chinese)

[10] 張桂香, 劉希濤, 趙燁, 等. 環(huán)境樣品中抗生素殘留分析研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染與防治, 2009, 31(10): 64-75

Zhang G X, Liu X T, Zhao Y, et al. Research advances on analysis of antibiotic residues in the environmental samples[J]. Environmental Pollution and Control, 2009, 31(10): 64-75 (in Chinese)

[11] EC (European Commission). European Commission Technical Guidance Document in Support of Commission Directive 93//67/EEC on Risk Assessment for New Notified Substances and Commission Regulation (EC) no.1488/94 on Risk Assessment for Existing Substance, Part II[R]. Brussels: EC (European Commission), 2003: 100-103

[12] Vryzas Z, Alexoudis C, Vassiliou G, et al. Determination and aquatic risk assessment of pesticide residues in riparian drainage canals in northeastern Greece[J]. Ecotoxicity and Environmental Safety, 2011, 74(2): 174-181

[13] 雷昌文, 曹瑩, 周騰耀, 等. 太湖水體中5種有機(jī)磷農(nóng)藥混合物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2013, 8(6): 933-940

Lei C W, Cao Y, Zhou T Y, et al. Ecological risk assessment of five organophosphorus pesticides mixture in Taihu Lake[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2013, 8(6): 933-940 (in Chinese)

[14] Hernando M D, Mezcua M, Fernandez-Alba A R, et al. Environmental risk assessment of pharmaceutical residues in wastewater effluents, surface waters and sediments[J]. Talanta, 2006, 69(2): 334-342

[15] Stuer-Lauridsen F, Birkved M, Hansen L P. Environmental risk assessment of human pharmaceuticals in Denmark after normal therapeutic use[J]. Chemosphere, 2000, 40(7): 783-793

[16] Turkdogan F I, Yetilmezsoy K. Appraisal of potential environmental risks associated with human antibiotic consumption in Turkey [J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 166(1): 297-308

[17] ?gerstrand M, Rudén C. Evaluation of the accuracy and consistency of the Swedish Environmental Classification and Information System for pharmaceuticals [J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(11): 2327-2339

[18] Ginebreda A, Muoz I, Alda M L. Environmental risk assessment of pharmaceutical substances in rivers:Relationships between hazard indexes and aquatic macroinvertebrate diversity Indexes in the Llobregat River (NE Spain)[J]. Environmental International, 2010, 36(2): 153-162

[19] Lin A Y C, Yu T H, Lin C F. Pharmaceutical contamination in residential, industrial, and agricultural waste streams: Risk to aqueous environments in Taiwan [J]. Chemosphere, 2008, 74(1): 131-141

[21] Park S, Choi K. Hazard assessment of commonly used agricultural antibiotics on aquatic ecosystems [J]. Ecotoxicology, 2008, 17(6): 526-538

[22] Isidori M, Lavorgna M, Nardelli A. Toxic and genotoxic evaluation of six antibiotics on nontarget organisms [J]. Science of the Total Environment, 2005, 346(1-3): 87-98

[23] Cleuvers M. Mixture toxicity of the anti-inflammatory drugs diclofenac, ibuprofen, naproxen and acetylsalicylic acid [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2004, 59(3): 309-315

[24] Cleuvers M. Aquatic ecotoxicity of pharmaceuticals including the assessment of combination effects [J]. Toxicology Letters, 2003, 142(3): 185-194

[25] Quinn B, Gagne F, Blaise C. An investigation into the acute and chronic toxicity of eleven pharmaceuticals (and their solvents) found in wastewater effluent on the cnidarian, Hydra attenuate [J]. Science of the Total Environment, 2008, 389(2-3): 306-314

[26] 王靜, 劉錚錚, 許行義, 等. 浙江省飲用水源有機(jī)毒物污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)研究[J]. 環(huán)境污染與防治, 2010, 32(7): 29-33

Wang J, Liu Z Z, Xu X Y, et al. Study on pollution pattern and health risk of organic toxicants in Zhejiang source water [J].Environmental Pollution and Control, 2010, 32(7): 29-33 (in Chinese)

[27] 葉計(jì)朋, 鄒世春, 張干, 等. 典型抗生素類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): 384-388Ye J P, Zou S C, Zhang G, et al. Characteristics of selected antibiotics in the aquatic environment of the Pearl River Delta, South China [J]. Ecology and Environment, 2007, 16(2): 384-388 (in Chinese)

[28] 梁惜梅，施震，黃小平. 珠江口典型水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)抗生素的污染特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2013, 22(2): 304-310

Liang X M, Shi Z, Huang X P. Occurrence of antibiotics in typical aquaculture of the Pearl River Estuary[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2013, 22(2): 304-310 (in Chinese)

[29] 朱婷婷，宋戰(zhàn)鋒，段標(biāo)標(biāo),等. 深圳石巖水庫(kù)抗生素污染特征與健康風(fēng)險(xiǎn)初步評(píng)價(jià) [J]. 環(huán)境與健康雜志, 2013, 30(11): 107-110

Zhu T T, Song Z F, Yin K H, et al. Research on pollution and health risk by antibiotics in source water of Shiyan Reservoir in Shenzhen[J]. Journal of Environment and Health, 2013, 30(11): 107-110 (in Chinese)

[30] Mutiyar P K, Mittal A K. Occurrences and fate of an antibiotic amoxicillin in extended aeration-based sewage treatment plant in Delhi, India: A case study of emerging pollutant [J]. Desali-Nation and Water Treatment, 2013, 51(31-33): 6158-6164

◆

Assessments of Ecological and Health Risk Induced by Antibiotics in Source Water of a Reservoir in a Southern City

Zhu Tingting*, Song Zhanfeng, Yin Kuihao, Peng Shenghua

State Environmental Protection Key Laboratory of Drinking Water Source Management and Technology, Shenzhen Key Laboratory of Drinking Water Source Safety Control, Shenzhen Academy of Environmental Sciences, Shenzhen 518001, China

A large amount of environmental residues of antibiotics cause hazards and risks to the ecological environment and human health. In this paper, the ecological and health risk assessments were performed to evaluate the risk of 10 kinds of antibiotics, including lincomycin, erythromycin-H2O, roxithromycin, sulfamethoxazole, sulfadimidine, cefuroxime, cefalexin, metronidazole, amoxicillin and chloromycetin, in a reservoir in a southern city, China. Results showed that 8 kinds of antibiotic were detected in 7 sampling points, with the concentrations ranged from 1.2 to 130 ng·L-1. The detection frequency of erythromycin-H2O, lincomycin, sulfamethoxazole reached 100% both in high flow period and low flow period, while sulfadimidine and cefuroxime could only be detected in low flow period. However, chloromycetin and amoxicillin could not be detected in the selected 7 sampling points． Further risk assessment results showed that the overall risk was not high except some points. The risk quotients exceeded 1 for the sulfamethoxazole in River A (both high flow and low flow periods). Among sampling points, the combined risk quotients of all 10 antibiotics in River A (both high flow and low flow periods), River B (high flow period) and point 3 in the reservoir (low flow period) were higher than 1. It indicated that the residuals of antibiotics had high ecological risk in these stations. The risk quotients of other stations ranged from 0.10 to 1.00, illustrating that the long-term observations for antibiotics residuals in water are necessary. The sum of non-carcinogenic risks for the 10 antibiotics was in range of 10-15to 10-12, suggesting the acceptable health risks associated with antibiotics in the source water of the reservoir.

antibiotic; source water; ecological risk; health risk; reservoir

深圳市環(huán)境科研項(xiàng)目(SZCG2012033773)；深圳市知識(shí)創(chuàng)新計(jì)劃(JCYJ20120618154913166)

朱婷婷(1983-), 女, 博士, 研究方向?yàn)轱嬘盟幢Ｗo(hù)研究, E-mail: xiaozhu.tt@163.com；

10.7524/AJE.1673-5897.20140715003

2014-07-15錄用日期：2014-10-24

1673-5897(2015)5-124-08

X171.5

A

朱婷婷, 宋戰(zhàn)鋒, 尹魁浩, 等. 南方某水庫(kù)水體中抗生素生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)研究[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2015, 10(5): 124-131

Zhu T T, Song Z F, Yin K H, et al. Assessments of ecological and health risk induced by antibiotics in source water of a reservoir in a Southern City [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(5): 124-131(in Chinese)