地下水中抗生素污染检测分析研究进展

抗生素是一类环境中新型有机污染物,其在地下水系统中的污染状况和环境行为备受关注。本文从污染来源、危害、污染现状、检测技术和迁移转化等方面综述了近年来地下水中抗生素的研究现状。抗生素主要来源于抗生素生产工业、医疗卫生业、畜牧养殖业、水产养殖业等,进入地下水中的微量抗生素不但诱导抗药性细菌的产生,更对原位微生物及人体产生危害。检测技术的进步是抗生素污染研究的重要支撑,目前已有多种抗生素污染的检测技术,其中酶联免疫技术主要用于抗生素污染初步筛查;气相色谱-质谱技术由于需要衍生化等处理过程而较少使用;毛细管电泳技术具有消耗样品量少、分析成本低等优点,但重现性差使其应用受到限制;液相色谱技术是在抗生素检测中应用较普遍的技术,特别是液相色谱-串联质谱技术具有灵敏度高、检出限低、可检测多组分污染物等优点,应用最为广泛。近年来依托于各种检测技术在国内外均有地下水中抗生素检出的报道,其检出浓度范围1~104ng/L不等,检出种类有磺胺类、喹诺酮类、四环素类及大环内酯类抗生素。抗生素在地下水系统中的迁移转化行为包括吸附、水解、光解、生物降解等过程,其基质复杂、含量低和产物难以定性等问题给检测提出了新的挑战。优化检测方法、开发新的预处理技术、开展全面的地下水污染调查、进行代谢产物定性分析、探索抗生素治理技术等,将是今后地下水中抗生素污染研究的主要方向。     

哈尔滨市地下水中29种抗生素分布特征研究

当前对抗生素滥用监管及其研究正在加强,近年来中国主要水域中抗生素均有不同程度的检出,地表水及地下水中抗生素的污染状况持续受到关注。因进入环境中的抗生素种类繁多、结构复杂,一般实验室难以实现同时分析多种类抗生素。本文在哈尔滨市共采集地下水样品26组,采样范围包括人口密集、工业生产、农畜业等生活生产地区。利用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱联用技术分析了样品中的磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类、林可酰胺类等6大类共29种典型抗生素含量,研究了哈尔滨市地下水中典型抗生素的检出及分布状况。结果表明：①哈尔滨市地下水中6大类典型抗生素均有不同程度检出,其中以磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、四环素类为主,检出率分别为61.5%、46.2%、42.3%、38.5%;②哈尔滨市地下水检出的抗生素含量范围在0.02~612ng/L之间,其中磺胺噻唑、磺胺嘧啶、林可霉素检出的最高浓度超过100ng/L,相比于国内外部分地区（如中国北京、天津,西班牙巴塞罗那）喹诺酮类整体含量偏低;③检出抗生素含量较高的采样点位主要分布在城市的中部、南部和东部地区,这些区域也是该市人口相对密集区,且附近普遍分布有制药厂、家禽牲畜养殖厂、城市排污口等。由此揭示了哈尔滨市城市地下水中抗生素分布特征受人类生产生活活动影响且具有明显的相关性。     

再生水入渗区典型抗生素分布特征与地下水微生物群落影响因素研究

再生水入渗携带的抗生素污染是地下水污染的来源之一,已经成为城市地下水资源的安全中不可忽视的问题。抗生素对复杂和脆弱地下水环境中的微生物群落及其功能的影响值得关注。本研究基于利用16S rRNA基因高通量测序方法,对3月和9月两个月份再生水渗入区城市地下水中微生物群落结构进行分析。结合现场调查测试和室内分析,测得样品中离子(K~+、Na~+、Ca²⁺、Mg²⁺、NH~+₄、F~-、Cl~-、SO■、NO~-₃、NO~-₂、HCO~-₃、CO■)浓度,并采用超高效液相色谱-串联质谱技术测得主要的抗生素浓度(环丙沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、莫西沙星、磺胺吡啶和磺胺醋酰),对研究区地下水环境中微生物群落结构及与环境因子的响应规律进行探讨。结果表明：(1)研究区内3月份地下水中抗生素浓度要高于9月份整体抗生素浓度,以磺胺醋酰和环丙沙星为主,此外除了季节因素外,人类活动可能是影响抗生素分布的又一因素;(2)微生物群落主要由变形菌门(Proteobacteria,81.0...     

我国地下水抗生素污染及生态风险研究进展

我国已成为世界上最大的抗生素生产和使用国,大部分抗生素被滥用,许多抗生素被直接或间接排放到河流、地表及环境中,直至地下水系统。地下水作为世界许多地区最主要的公共供水和饮用水来源之一,也是我国饮用水的主要来源,我国70%的人口饮用了地下水。研究表明,我国的地下水正受到不同程度的污染,本文在结合前期学者的研究基础之上,系统地对全国不同区域的地下水中抗生素的残留分布及风险的研究进行分析,发现虽然不同区域的抗生素含量差异较大,但抗生素污染水平主要分布于200 ng/L左右,其中四环素类和喹诺酮类等检出频率较高;由评估生态风险的相关数据计算出抗生素风险的熵值,结果表明,大多数地下水中抗生素风险熵值RQ低于1.0,显示风险可控,但也有部分区域呈现高风险情况。     

包气带中手性抗生素的环境行为研究进展

目前,手性抗生素在包气带中的检测、分布、迁移转化等方面缺乏系统总结和全面综述。文章指出手性抗生素不同异构体的物理化学性质存在差异,例如左旋吉米沙星的溶解度、辛醇-水分配系数分别是右旋吉米沙星的301倍、9.8倍,会影响其在环境中的迁移转化。高效液相色谱-手性色谱柱法和手性配体交换色谱法是目前最常用的分析手性抗生素的方法。梳理了国内外土壤、水体和农产品中手性抗生素的检出情况,其中最常见的是氟甲喹、洛美沙星、氧氟沙星等。手性抗生素在矿物和微塑料上的吸附速率和分配系数均存在差异,天然有机物的存在导致差异更大,但是不同种类手性抗生素之间并没有规律。手性抗生素会与地下水中的常见阳离子发生络合作用,络合物的稳定常数不同,例如镁离子-左氧氟沙星络合物的稳定常数是镁离子-氧氟沙星络合物的22.9倍。在生物降解过程中,不同手性抗生素的可降解性、降解速率不同,另外,抗生素异构体之间还会发生相互转化。文章系统阐述了手性抗生素在包气带中的分布情况和迁移转化行为,可供地下水系统中手性抗生素方面的研究参考。研究认为对于包气带中手性抗生素的环境行为,亟需开展以下研究：（1）手性抗生素的拆分、检测、毒理学和标准建设;（2）多种手性抗生素的调查、迁移转化;（3）手性抗生素的多界面环境过程。     

地下水系统中的抗生素对反硝化的影响研究进展

微生物反硝化过程是地下水中硝酸盐最重要的脱氮形式。再生水利用和养殖业引起的抗生素污染常与硝酸盐共存。因此,需深入研究抗生素及其存在形式对地下水中硝酸盐反硝化过程及抗生素抗性基因（ARGs）产生、富集和传播的影响,以综合解析地下水硝酸盐浓度升高的原因。近年来的研究识别了地下水系统中抗生素的解离/络合形态、吸附形式（层间吸附/表面吸附）、水解与微生物降解产物等存在形式,并从反硝化微生物群落、功能酶的种类与活性、功能基因丰度以及ARGs产生与传播途径阐释了抗生素对反硝化过程的抑制机制。主要结论为：（1）地下水系统中,抗生素以多种形式存在,而不同形式的抗生素对微生物的毒性有显著差异;（2）在每升纳克至微克水平的抗生素存在下,地下水反硝化过程受到抑制,抗生素改变了微生物群落结构,抑制了功能酶活性,增加了ARGs的丰度,在这些作用的协同影响下,硝酸盐降解动力学由零级向一级转变;（3）在抗生素抑制反硝化过程中,还增加了温室气体N2O的释放量,抗生素影响了功能基因nosZ表达,N2O浓度与nosZ丰度呈负指数关系。在综述相关文献的基础上,对未来研究提出了展望：（1）定量识别典型抗生素进入地下水系统后的存在形式;（2）厘清不同存在形式的抗生素对反硝化微生物群落、功能酶种类与活性、功能基因丰度和多样性的影响;（3）探索反硝化功能基因在抗生素不同存在形式和不同输入方式下的变化过程,并建立ARGs产生、富集与传播模式;（4）结合野外观测和室内实验从分子生物学、环境化学和水文地质学多尺度研究复合污染下地下水系统的反硝化过程,可为日益复杂的地下水污染防治和饮用水安全保障提供理论依据。     

欧美地下水有机污染调查评价进展

1999年中国地质调查局启动了第一个地下水有机污染调查项目,当时检测指标只有20个(包括11个挥发性有机污染物、8种有机氯农药和1种多环芳烃)。"十一五"的地下水有机污染调查必测项目包含了38项(挥发性指标28项、有机氯农药9项和1种多环芳烃),取得了地下水有机污染的基本资料。但从对国外文献的调研来看,地下水中有机污染的种类远远超过38种。为了更全面地掌握中国地下水的质量,有必要对不同地区或不同类型的地下水中典型的有机污染物的种类进行研究,为后续地下水有机污染调查的增项做准备。通过检索美国环保局(USEPA)、美国地质调查局(USGS)和欧盟(EU)近年来的地下水质量年度报告和相关文献,调研了地下水中典型有机污染物的类型,选出最常检出的有机污染物,形成最常检出的有机污染物的检出率排序表,列出了检出率高的前50个污染物的名单。     

欧美地下水有机污染调查评价进展

1999年中国地质调查局启动了第一个地下水有机污染调查项目,当时检测指标只有20个(包括11个挥发性有机污染物、8种有机氯农药和1种多环芳烃)。“十一五”的地下水有机污染调查必测项目包含了38项(挥发性指标28项、有机氯农药9项和1种多环芳烃),取得了地下水有机污染的基本资料。但从对国外文献的调研来看,地下水中有机污染的种类远远超过38种。为了更全面地掌握中国地下水的质量,有必要对不同地区或不同类型的地下水中典型的有机污染物的种类进行研究,为后续地下水有机污染调查的增项做准备。通过检索美国环保局(USEPA)、美国地质调查局(USGS)和欧盟(EU)近年来的地下水质量年度报告和相关文献,调研了地下水中典型有机污染物的类型,选出最常检出的有机污染物,形成最常检出的有机污染物的检出率排序表,列出了检出率高的前50个污染物的名单。     

地下水污染场地风险管理与修复技术筛选

国际上对于地下水污染场地的控制与修复研究已经取得了许多成果,已有成功的修复实例。我国虽然起步晚,但非常重视地下水污染的防治,开展了全国范围的地下水污染调查,并进行了地下水污染的防治规划。地下水污染的控制与修复已经逐渐进入示范性研究阶段。面对地下水污染场地风险管理的不同方法,以及众多的污染修复技术,如何制定风险管理策略,如何在各种各样的修复技术中筛选合适的技术或技术组合,对于地下水污染场地的防治具有非常重要的意义。笔者分析了发达国家地下水污染风险管理策略,结合在地下水污染场地研究方面的经验,对一些主要的地下水污染修复技术进行了分析论述,提出了考虑污染物特征、场地水文地质条件的地下水污染修复技术的筛选过程和方法。     

用防护指数评价非饱和带垂直自然防护性

地下水污染除污染源的各种因素外,非饱和带垂直自然防护性的好坏,对地下水的污染程度有着极为密切的关系。如何寻找一种近似定量的方法来反映非饱和带垂直自然防护性呢?我们在潍坊市环境水文地质调查与编图过程中采用了防护指数法。实际应用表明,该方法在环境水文地质条件评价中,具有一定的实用价值。非饱和带是污染物垂直进入地下水的必经之路,带内各地层的渗透性影响着污染物     

北京市海淀区地下水污染风险性评价

地下水受污染的风险性主要由含水层本身的防污性能、人为污染源污染地下水的灾害等级和地下水受污染后造成的后果严重程度等因素决定的,地下水污染风险性高是指高价值的地下水资源受到灾害高的污染源的污染可能性大,评价地下水污染风险需要编制3张基础图：地下水易污性图、地下水价值图和地下水污染源灾害分级图。本文介绍并应用了定量评价的DRASTIC方法和定性评价的矩阵方法,定量和定性相结合,综合了含水层易污性、地下水开发利用价值和污染源对地下水影响等因素,对北京市海淀区浅层地下水受污染的风险性进行了综合评价。     

地下水污染风险预警等级及阈值确定方法研究综述

预警等级及阈值的科学确定对地下水污染风险预警系统的建立起着至关重要的作用。当前我国地下水污染风险预警相关研究尚处在探索阶段,未形成科学完备的理论与方法体系。文章基于国内外已有研究报道,较系统地梳理了地下水污染风险预警相关研究,归纳总结了预警等级及阈值确定方法的研究现状,并对进一步研究做了展望。目前阈值主要的划定方法有相关标准法、临界值法、综合评判法等。相关标准法适用于大尺度宏观区域,临界值法在基础资料较完善的研究区域具有较强的针对性和准确性,而综合评判法能够处理多个变量因素,能对定性因素做出量化评价,适用于变量、定性因素较多的研究区域,为不同条件研究区地下水污染风险预警等级划分及阈值划定方法的选择提供了理论依据。最后指出在完善我国地下水污染风险预警体系理论方法的工作中,应当进一步关注：（1）多学科研究成果的交叉渗透,借助多方法交互应用;（2）加强与地下水污染相关的水文地质调查与监测工作,不断提高地下水污染调查研究程度;（3）综合分析地质、污染源、地下水价值及动态等地下水污染影响因素,以提高预警结果科学性。     

环境样品中复杂有机污染物的定量分析方法

利用吹扫捕集-气质联机,建立了以污染场地的污染物质为标准物质、对地下水中挥发性芳烃进行定量分析的新方法。该方法标准物质容易获得,定量数据可靠,定量信息全面,地下水中挥发性芳烃的方法检出限达0.22 μg/L,且用色谱峰面积百分比对地下水中苯系物（BTEX）定量与用BTEX标准物质定量结果比较,相对标准偏差RSD＜5%。     

废旧金属拆解场地浅层地下水芘污染特征与分析

在分析废旧金属拆解场地浅层地下水中芘的检出和分布特征的基础上,对地下水中芘的污染来源、污染途径和污染控制因素进行了探讨.研究结果表明,场地中心和地下水下游2km范围内芘污染明显,垂直于地下水流向芘迁移距离较小,一般小于0.5km.芘在地下水中的迁移转化受地下水中pH、Eh及DO等因素的控制,弱酸性或中性环境以及厌氧强还原条件下,芘易于检出和迁移,一般难以生物降解.     

石油类污染场地土壤与地下水污染调查实例分析

以冀中平原某石油类污染场地为例,从污染源分布勘察、场地水文地质模型建立、土壤及地下水的现场调查入手,采用物探、坑探、钻探综合调查技术和定深取样等一些取样方法,对不同深度土壤及地下水的有机污染进行调查和样品分析。结果表明:整个场地的土壤和地下水受到不同程度的污染,30m深度内包气带和饱水带已被污染,50m深度的地下水中有有机污染物检出,石油类场地的污染特征主要表现为土壤及其地下水中含有高浓度单环芳烃和卤代烃。且单环芳烃在土壤与地下水中的浓度高于其它有机污染物。     

气相色谱-高分辨质谱联用测定地下水中16种典型痕量含氯持久性有机污染物

9种有机氯农药(α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、六氯苯、p,p’-DDE、p,p’-DDD、o,p '-DDT和P,p’-DDT)和7种指示性多氯联苯(PCB 28、PCB 52、PCB 101、PCB 118、PCB 138、PCB 153和PCB 180)是我国地下水水质调查的必测和选测的持久性有机污染物.目前采用的气相色谱-电子捕获检测器和气相色谱-质谱-选择离子监测分析技术,无法对地下水中这16种痕量和超痕量典型含氯持久性有机污染物进行准确的定性和定量分析.本文建立了地下水中16种典型含氯持久性有机污染物的固相圆盘萃取-气相色谱-高分辨质谱分析方法,目标物检出限为0.10 ～0.20 ng/L,基体加标回收率为61.9％ ～93.3％,精密度(RSD,n=5)为2.41％ ～20.0％,能够对地下水中痕量目标物进行准确定性和定量.应用该方法检测了两个地区16个地下水样品中的目标物.结果表明,两地实际样品中均未检出多氯联苯,而普遍检出急性毒性最强的γ-HCH和致癌活性最高的α-HCH,根据α-HCH和γ-HCH浓度的比值可以初步判断,两个地区的地下水样品有受到新的HCH排放源污染的可能性.     

地下水质量指标分类综合评价方法研究

近年来随着污染加剧,地下水中检出的污染指标种类不断增加,新修订的地下水质量标准中水质指标由GB/T 14848-1993的39项增加至93项,其中大部分为有机毒理学指标。原有的地下水质量综合评价方法因不能区分毒理学指标和感官性状与一般化学指标的差异,评价结果容易产生歧义,且评价结果不符合地学统计特征,已不再适用。为此在反复摸索计算的基础上提出了指标分类地下水质量综合评价方法。该方法利用单指标质量分类统计法评价感官性状与一般化学指标,利用单指标最大分类确定法评价毒理学指标,最终结果分别给出感官性状与一般化学指标级别和毒理学指标级别,同时给出毒理学指标的饮水途径健康风险以供参考。该方法在淮河流域某地区的地下水质量综合评价中应用结果显示,评价结果简单明了,符合地学统计特征,与内梅罗指数法相比,评价结果更为客观。地下水质量指标分类综合评价方法,可有效解决水质综合评价结果容易产生歧义和误导的问题,满足常规指标和毒理学指标的综合评价,能够更好地综合体现地下水水质信息。     

濮阳市地下水污染特征分析

针对濮阳市地下水代表性样品,采用地下水质量标准及规范、技术要求,对该区地下水污染特征进行27项无机评价及37项有机污染项目定量分析评价,重点对有机污染污染项目进行评价。结果表明,区内地下水污染有机物25项为未污染,12项为轻污染,两项为中污染～严重污染。地下水中,浅层水中有机物检出数目较重深层及深层水中高,检出量大,油田采油区单环芳香烃类有机物含量高于其它地区;金堤河以北为城市区,纺织等轻工制造业较发达,1,2—二氯丙烷检出数量较多。     

地壳表层砷的循环与污染地下水模式

为了更好地监测和预测地下水砷污染,揭示由自然原因引起的地下水砷污染规律和机制,通过多年来对内蒙古河套平原地下水砷污染的调查研究,在充分了解和掌握砷的化学与地球化学性质以及世界各国地下水砷污染状况与分布特征的基础上,总结了砷在自然环境中的分布和污染地下水的机理。文章阐述了4种地下水砷污染类型的形成机理,并提出了地壳表层砷的循环与污染地下水模式,通过该模式在基本掌握某一地区地质环境背景的情况下,可以初步预测其可能发生地下水砷污染的地段。地下水砷污染是砷在地壳表层循环过程中发生的一种环境水文地球化学现象,污染区的分布与特定的地质、地理背景和环境条件有关。在还原解吸污染类型中,封闭的环境、硫元素和有机碳的存在是地层中砷溶出的主要控制因素。今后应加强对封闭的冲积或湖积平原、河流入湖或入海三角洲等地区地下水砷污染的调查与监测。     

岩溶地下水中抗生素污染现状和特征研究综述

抗生素在环境介质中的残留和迁移已引起高度关注.随着地下水污染问题的日益突出,抗生素对地下水尤其是岩溶地下水水质造成的严重威胁不容忽视.本文系统的阐述了岩溶地下水中抗生素的类型、来源、污染模式及污染现状,并总结了抗生素在地下水中的迁移转化特征.由于地下水污染具有隐蔽性和难以逆转性,因此,地下水一旦被抗生素污染,将难以发现...