抗生素在環(huán)境中的降解

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1、抗生素在環(huán)境中降解的研究進(jìn)展時(shí)間：2009-04-23來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)作者：康大夫點(diǎn)擊：923??網(wǎng)友評(píng)論??分享到微博抗生素是世界上用量最大、使用最廣泛的藥物之一。歐洲1999年抗生素的使用量為1328噸，其中35％用于動(dòng)物；美國(guó)2000年抗生素的用量約為16200噸，約70％用于畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；全球抗生素年均使用總量約為100000噸～200000噸。我國(guó)每年也有成千上萬(wàn)噸的抗生素類藥物被用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)和人的醫(yī)療中。多數(shù)抗生素類藥物在人和動(dòng)物機(jī)體內(nèi)都不能夠被完全代謝，以原形和活性代謝產(chǎn)物的形式通過(guò)糞便排到體外。排出體外后的抗

2、生素代謝物仍然具有生物活性，而且能夠在環(huán)境中進(jìn)一步形成母體。近年來(lái)的資料表明，抗生素在我國(guó)許多地區(qū)的污染相當(dāng)嚴(yán)重。在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，城市生活污水、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水都是水環(huán)境潛在的抗生素污染源。3種典型廢水中，養(yǎng)豬場(chǎng)廢水檢出抗生素的種類最多，濃度也最高；磺胺類檢出頻率最高，尤其是磺胺甲惡唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲氧嘧啶。葉計(jì)朋等在珠江三角洲水體中發(fā)現(xiàn)，珠江廣州河段(枯季)和深圳河抗生素藥物污染嚴(yán)重，最高含最達(dá)1340ng／L，河水中大部分抗生素含量明顯高于美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家河流中藥物含量，紅霉素(脫水)、磺胺甲惡唑

3、等與國(guó)外污水中含量水平相當(dāng)甚至更高。在重慶，多種水體中普遍存在痕量水平的抗生素。其中以污水處理廠進(jìn)水檢出的抗生素種類最多，畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)下游地表水的氯四環(huán)素檢出最高濃度。1、抗生素在環(huán)境中的吸附和遷移　抗生素一旦釋放進(jìn)入環(huán)境后分布到土壤、水和空氣中，便會(huì)在土壤、水和沉積物中重新分配，常常會(huì)經(jīng)過(guò)吸附、水解、光降解和微生物降解(有氧和無(wú)氧降解)等一系列生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，它反映了抗生素與水體有機(jī)質(zhì)或土壤、沉積物相互作用，并可預(yù)測(cè)抗生素對(duì)環(huán)境影響的大小。一般易被土壤或沉積物吸附的抗生素，在環(huán)境中較穩(wěn)定，易在土壤或沉積物中蓄積，但污染水體的風(fēng)

4、險(xiǎn)較小?！　?．1?抗生素被土壤的吸附作用　　吸附是抗生素在土壤環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)化的重要過(guò)程，其很大程度上取決于抗生素和土壤的特性。土壤礦物和有機(jī)質(zhì)組分可能是抗生素藥物的主要吸附位點(diǎn)，同時(shí)疏水分配、陽(yáng)離子交換、陽(yáng)離子鍵橋、表面配位鰲合以及氫鍵等作用機(jī)制都可能在吸附過(guò)程中起到重要的作用。抗生素的吸附能力因其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同而差異較大。四環(huán)素類如金霉素、土霉素和強(qiáng)力霉素與表層土壤、土壤和沉積物有較強(qiáng)的吸附力，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素如泰樂(lè)菌素和阿維菌素以及氟喹諾酮類藥物對(duì)表層土壤礦物質(zhì)有明顯的吸附能力。土壤對(duì)恩諾沙星具有較強(qiáng)的吸附作用，殘留

5、在土壤中的低量恩諾沙星主要被吸附在固體顆粒上，不易釋放和隨水遷移?？股氐奈侥芰€與土壤類型、pH等條件有關(guān)，一種抗生素在不同的土壤中的吸附系數(shù)差異很大。四環(huán)素類抗生素在土壤上的吸附能力隨土壤或沉積物pH的增加而降低?！　?．2抗生素在環(huán)境中的遷移　　部分抗生素不與固相物質(zhì)結(jié)合，它們及其代謝物具有極性，很容易到達(dá)水環(huán)境，對(duì)地下水構(gòu)成威脅。土壤中的抗生素被淋洗到附近的河流中，最終將影響河流及海洋生態(tài)系統(tǒng)中的有機(jī)生物。不同的抗生素的性質(zhì)、代謝途徑及使用劑量不同，在環(huán)境中的轉(zhuǎn)移也不一樣。抗生素在土壤中的遷移主要取決于其自身的光穩(wěn)

6、定性、鍵合、吸附特性、淋洗和降解速率等。一般來(lái)講弱酸、弱堿性和親脂性類抗生素與土壤有較好的親和力，在土壤中不易遷移?！?、抗生素在環(huán)境中的降解　　2．1水解　　水解是有機(jī)污染物在水環(huán)境和土壤中的一種重要的降解途徑。人們?cè)谘芯靠股厮鈺r(shí)主要是考慮pH的影響。各類抗生素中β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類和磺胺類易溶于水發(fā)生水解。大環(huán)內(nèi)酯和磺胺類在中性pH條件下水解慢，且活性較低。β-內(nèi)酰胺類在弱酸性至堿性條件下的降解速度都相當(dāng)快。頭孢菌素類抗生素在酸性、堿性和中性條件的水環(huán)境中都能發(fā)生水解反應(yīng)。PaesenJ等發(fā)現(xiàn)泰樂(lè)菌素A在酸性條件

7、下可水解成泰樂(lè)菌素B，而在中性和堿性條件下，則可產(chǎn)生丁間醇醛泰樂(lè)菌素A和一些極性的分解產(chǎn)物。泰樂(lè)菌素A的分解速率不僅與pH有關(guān)，還受緩沖液類型、濃度及離子強(qiáng)度的影響。氯霉素在pH偏堿的緩沖液中，降解速度增加的幅度比在低pH緩沖液中大的多。青霉素類藥物易受親核及親電試劑進(jìn)攻，容易水解并引起分子重排，某些金屬離子、氧化劑及加熱等能對(duì)青霉素類藥物的分解和分子重排起催化作用。在堿性條件下，青霉素類藥物的β-內(nèi)酰胺環(huán)首先被破壞，分解為青霉酸；有金屬離子作用時(shí)青霉酸能進(jìn)一步分解為青霉醛和青霉胺。離子強(qiáng)度對(duì)抗生素水解無(wú)明顯影響。金霉素、土

8、霉素和四環(huán)素在不同溫度和pH條件下降解速率差異顯著，這表明它們?cè)诓煌w(表面水體、廢水、地下水等)中的水解機(jī)制可能有差異?！　?．2光降解　　2．2．1光降解機(jī)理?目前人們對(duì)抗生素的光降解機(jī)理研究仍然較少。一般認(rèn)為，光化學(xué)降解反應(yīng)機(jī)理主要就在于分子吸收光能變成激發(fā)態(tài)從而引發(fā)各種反應(yīng)。光化