李 晶 曲 健* 祝琳琳 李 哲

（遼寧省沈陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110169）

2022 年5 月國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新污染物治理行動(dòng)方案》[1]，提出到2025 年，建立健全化學(xué)物質(zhì)環(huán)境信息調(diào)查、環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、逐步健全有毒有害化學(xué)物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理法規(guī)制度體系和管理機(jī)制，新污染物治理能力明顯增強(qiáng)。

本研究以遼河沈陽(yáng)段為研究對(duì)象，分析4 類(lèi)16 種抗生素在該流域的污染特征，利用EPA 風(fēng)險(xiǎn)熵值評(píng)價(jià)該流域內(nèi)抗生素的健康風(fēng)險(xiǎn)，以期為流域內(nèi)抗生素污染防治和環(huán)境治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與預(yù)處理

根據(jù)抗生素在沈陽(yáng)的使用情況及國(guó)內(nèi)學(xué)者已有研究成果[2-9]，本文選取4 類(lèi)（磺胺類(lèi)SAs、氟喹諾酮類(lèi)QNs、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)MCs、土霉素類(lèi)TCs）16 種典型抗生素為研究對(duì)象。

預(yù)先在每升采樣瓶中加入0.25g 乙二胺四乙酸二鈉和0.15g 抗壞血酸（避光保存），適當(dāng)振蕩使其溶解，排除水中金屬離子、余氯及氧化性有機(jī)物對(duì)抗生素測(cè)定的干擾。滿(mǎn)瓶采樣，冰排冷藏運(yùn)輸。

取水樣1.0L，經(jīng)0.45μm 水系膜過(guò)濾。水樣加5.848克磷酸二氫鉀和3.8 毫升磷酸調(diào)PH=2.0。固相萃取柱富集水樣前需活化，取500mgPTFE 固相萃取柱依次用10mL 甲醇、10mL(PH=2.0)超純水清洗活化。將1.0L 調(diào)節(jié)好pH 水樣過(guò)柱，流速10mL/min，全部通過(guò)后，用10 mL含5%甲醇水溶液洗滌固相萃取柱，氮?dú)庳?fù)壓吹干。用10 mL 含1%甲酸的甲醇溶液洗脫固相萃取柱，接收淋洗液，40℃水浴濃縮，近干加入內(nèi)標(biāo)物，初始流動(dòng)相定容至1.0mL,20℃避光保存，備UHPLC-MS-MS 分析。

1.2 儀器分析

色 譜 柱 ：ACQUITY UPLC HSS T3 柱（2.1mm,100mm,1.8μm）；流動(dòng)相：0.1%甲酸水溶液（A），乙腈（B）；流速：0.3mL/min；柱溫：35℃；進(jìn)樣體積：10μL。質(zhì)譜條件：離子源：電噴霧離子源（ESI），正離子模式；毛細(xì)管電壓：1.0KV；霧化氣（脫溶劑氣）溫度：600℃；霧化氣（脫溶劑氣）流速：800L/Hr；反吹氣流速：50L/Hr；監(jiān)測(cè)方式：多離子反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式（MRM）。

1.3 質(zhì)量控制

內(nèi)標(biāo)法定量，濃度范圍由0.1、0.2、0.5、1.0、5.0 和10.0μg/L6 個(gè)濃度梯度組成，線性方程R2 值大于0.99。在1.0L 純水和原水中分別加入20ng 和200ng 的13 種（3 種土霉素直接進(jìn)樣測(cè)定由SCIEX 提供數(shù)據(jù)）抗生素混標(biāo)，每組6 個(gè)平行計(jì)算加標(biāo)回收率。結(jié)果表明，13 種抗生素的純水加標(biāo)回收率為50.7%～121.5%，原水加標(biāo)回收率為56.6%～103%。

1.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

抗生素對(duì)于人體的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，采用風(fēng)險(xiǎn)熵評(píng)價(jià)方法，具體計(jì)算見(jiàn)公式：

RQs ＝Cs／DWEL

DWEL＝ADIxBWxHQ／(DWIxABxFOE)

式中：Cs：抗生素的檢出濃度（μg/L）;DWEL：抗生素的飲用水當(dāng)量值（μg/L）；

ADI：日均可接受攝入量μg/(kgxd)；BW：人均體重（kg）；HQ：最高風(fēng)險(xiǎn)，按1 計(jì)算；DWI：每日飲水量（L/d）；AB：腸胃吸收率，按1 計(jì)算；FOE：暴露頻率（365d/a），按0.96 計(jì)算。

BW 和DWI 的相關(guān)數(shù)據(jù)采用EPA 推薦值，ADI 數(shù)值來(lái)源發(fā)表的文獻(xiàn)。評(píng)價(jià)水中抗生素對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，考慮最大風(fēng)險(xiǎn)，以每種抗生素的最大檢出濃度計(jì)算。不同年齡段劃分來(lái)源于EPA 推薦。RQs 分類(lèi)表征健康風(fēng)險(xiǎn)的不同程度：分別為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)（RQs＜0.01）、低風(fēng)險(xiǎn)（0.01＜RQs ≤0.1）、中 風(fēng) 險(xiǎn)（0.1＜RQs ≤1）、高 風(fēng) 險(xiǎn)（RQs＞1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 遼河沈陽(yáng)段抗生素污染特征

2.1.1 抗生素濃度水平

遼河沈陽(yáng)段共檢出4 類(lèi)12 種抗生素，包括磺胺類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)，表明研究區(qū)域河流水體中殘留多種類(lèi)抗生素，如表1 所示。

表1 遼河沈陽(yáng)段表層水中抗生素的統(tǒng)計(jì)特征

研究四類(lèi)16 種抗生素中檢出率超過(guò)50%的抗生素9 種，涵蓋磺胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、喹諾酮類(lèi)和四環(huán)素類(lèi)；完全沒(méi)有檢出的4 種，未檢出喹諾酮類(lèi)諾氟沙星、恩諾沙星以及大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)阿奇霉素和克拉霉素。

喹諾酮類(lèi)氧氟沙星全部檢出，檢出率最高，磺胺類(lèi)檢出率較高，檢出率排序磺胺甲惡唑＞磺胺喹惡啉＞磺胺二甲基嘧啶＞磺胺嘧啶＞磺胺喹惡啉（43%）＞磺胺吡啶（14%）。四環(huán)素類(lèi)只有金霉素檢出率小于50%。大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)只檢出羅紅霉素且其檢出率較高。通過(guò)檢出率可見(jiàn)四類(lèi)抗生素都是遼河水環(huán)境的主要新型污染物，檢出率高的抗生素多為人獸共用，如表2 所示。

表2 不同地區(qū)水體中抗生素質(zhì)量濃度比較

本研究各抗生素檢出濃度水平與文獻(xiàn)比較，濃度水平處較低水平。

2.1.2 抗生素空間分布

渾河入境直到出境，抗生素濃度逐漸增加，空間分布趨勢(shì)為上游殘留水平較低，檢出種類(lèi)三種左右，隨著下游支流河匯入，檢出的抗生素種類(lèi)逐漸增多至12 種，質(zhì)量濃度增加，如圖1 所示。

圖1 遼河流域沈陽(yáng)段抗生素污染組成特征圖

渾河各監(jiān)測(cè)斷面每個(gè)檢出點(diǎn)位檢出的抗生素種類(lèi)及含量不同與周邊抗生素消費(fèi)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.2 河流抗生素與常規(guī)主要指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析

為確定抗生素指標(biāo)與常規(guī)河流評(píng)價(jià)主要指標(biāo)間是否存在相關(guān)，測(cè)定抗生素濃度同時(shí)測(cè)定水中7 項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)，PH、化學(xué)需氧量、CODCr、CODMn、生化需氧量BOD5、氨氮NH3-N、總氮TN、總磷TP。

利用SPSS19.0 軟件進(jìn)行計(jì)算，Spearman 相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 抗生素指標(biāo)與河流常規(guī)指標(biāo)Spearman 相關(guān)系數(shù)

磺胺喹惡啉（SMPD）與CODCr、TP、CODMn有顯著的相關(guān)性；磺胺二甲基嘧啶（STZ）與TN 有顯著的相關(guān)性；羅紅霉素（ROX）與BOD5具有顯著的相關(guān)性；金霉素（CTC）與TP 有顯著的相關(guān)性。

2.3 抗生素健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

圖2 可見(jiàn)除土霉素類(lèi)（無(wú)參考ADI 值無(wú)法計(jì)算RQs值）外，健康風(fēng)險(xiǎn)值均小于0.1，健康風(fēng)險(xiǎn)很低，7 種抗生素的風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)與個(gè)體體重和每日攝水量密切相關(guān)，故健康趨勢(shì)相同，出生開(kāi)始健康風(fēng)險(xiǎn)逐漸加大，6 個(gè)月時(shí)達(dá)到健康風(fēng)險(xiǎn)峰值，風(fēng)險(xiǎn)最大。隨后健康風(fēng)險(xiǎn)隨年齡增加逐步下降，2 歲時(shí)達(dá)到第一次低峰值，6 歲后平穩(wěn)下降至20歲的第二次低峰值。

圖2 遼河流域地表水抗生素RQs 值

3 主要結(jié)論

3.1 16 種抗生素中檢出率超過(guò)50%的抗生素有9種，涵蓋磺胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、喹諾酮類(lèi)和四環(huán)素類(lèi)；完全沒(méi)有檢出的有4 種，未檢出喹諾酮類(lèi)的諾氟沙星、恩諾沙星以及大環(huán)內(nèi)脂類(lèi)的阿奇霉素和克拉霉素。檢出率表明四類(lèi)12 種抗生素都是遼河水環(huán)境的主要新型污染物，不同抗生素的檢出率和含量差異與抗生素使用量和其環(huán)境行為密切相關(guān)。

3.2 磺胺喹惡啉（SMPD）與CODCr、TP、CODMn有顯著的相關(guān)性；磺胺二甲基嘧啶與TN 有顯著的相關(guān)性；羅紅霉素與BOD5具有顯著的相關(guān)性；金霉素與TP 有顯著的相關(guān)性；本研究氟喹諾酮類(lèi)與理化指標(biāo)均無(wú)相關(guān)關(guān)系。

3.3 除土霉素類(lèi)（無(wú)參考ADI 值無(wú)法計(jì)算RQs 值）外，健康風(fēng)險(xiǎn)值均在0.1 以下，健康風(fēng)險(xiǎn)很低。