抗生素在環(huán)境中的降解

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1、抗生素在環(huán)境中降解的研究進展時間：2009-04-23來源：互聯網作者：康大夫點擊：923??網友評論??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％用于動物；美國2000年抗生素的用量約為16200噸，約70％用于畜牧水產養(yǎng)殖業(yè)；全球抗生素年均使用總量約為100000噸～200000噸。我國每年也有成千上萬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。多數抗生素類藥物在人和動物機體內都不能夠被完全代謝，以原形和活性代謝產物的形式通過糞便排到體外。排出體外后的抗生素代謝物仍然具有生物活性，而且能夠在環(huán)境中進一

2、步形成母體。近年來的資料表明，抗生素在我國許多地區(qū)的污染相當嚴重。在長江三角洲地區(qū)，城市生活污水、畜禽養(yǎng)殖場廢水和水產養(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。葉計朋等在珠江三角洲水體中發(fā)現，珠江廣州河段(枯季)和深圳河抗生素藥物污染嚴重，最高含最達1340ng／L，河水中大部分抗生素含量明顯高于美國、歐洲等發(fā)達國家河流中藥物含量，紅霉素(脫水)、磺胺甲惡唑等與國外污水中含量水平相當甚至更高。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

3、進水檢出的抗生素種類最多，畜牧養(yǎng)殖場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　抗生素一旦釋放進入環(huán)境后分布到土壤、水和空氣中，便會在土壤、水和沉積物中重新分配，常常會經過吸附、水解、光降解和微生物降解(有氧和無氧降解)等一系列生物轉化過程，它反映了抗生素與水體有機質或土壤、沉積物相互作用，并可預測抗生素對環(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，但污染水體的風險較小?！　?．1?抗生素被土壤的吸附作用　　吸附是抗生素在土壤環(huán)境中遷移和轉化的重要過程，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

4、質組分可能是抗生素藥物的主要吸附位點，同時疏水分配、陽離子交換、陽離子鍵橋、表面配位鰲合以及氫鍵等作用機制都可能在吸附過程中起到重要的作用。抗生素的吸附能力因其化學結構的不同而差異較大。四環(huán)素類如金霉素、土霉素和強力霉素與表層土壤、土壤和沉積物有較強的吸附力，大環(huán)內酯類抗生素如泰樂菌素和阿維菌素以及氟喹諾酮類藥物對表層土壤礦物質有明顯的吸附能力。土壤對恩諾沙星具有較強的吸附作用，殘留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，一種抗生素在不同的土壤中的吸附系數差異很大。四環(huán)素類抗生素在土壤上的吸附能力隨土

5、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結合，它們及其代謝物具有極性，很容易到達水環(huán)境，對地下水構成威脅。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)系統中的有機生物。不同的抗生素的性質、代謝途徑及使用劑量不同，在環(huán)境中的轉移也不一樣?？股卦谕寥乐械倪w移主要取決于其自身的光穩(wěn)定性、鍵合、吸附特性、淋洗和降解速率等。一般來講弱酸、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　　水解是有機污染物在水環(huán)境和土壤中的一種重要的降解途徑。人們在研究抗生素水解時主要

6、是考慮pH的影響。各類抗生素中β-內酰胺類、大環(huán)內酯類和磺胺類易溶于水發(fā)生水解。大環(huán)內酯和磺胺類在中性pH條件下水解慢，且活性較低。β-內酰胺類在弱酸性至堿性條件下的降解速度都相當快。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。PaesenJ等發(fā)現泰樂菌素A在酸性條件下可水解成泰樂菌素B，而在中性和堿性條件下，則可產生丁間醇醛泰樂菌素A和一些極性的分解產物。泰樂菌素A的分解速率不僅與pH有關，還受緩沖液類型、濃度及離子強度的影響。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攻，容易水解并引起

7、分子重排，某些金屬離子、氧化劑及加熱等能對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-內酰胺環(huán)首先被破壞，分解為青霉酸；有金屬離子作用時青霉酸能進一步分解為青霉醛和青霉胺。離子強度對抗生素水解無明顯影響。金霉素、土霉素和四環(huán)素在不同溫度和pH條件下降解速率差異顯著，這表明它們在不同水體(表面水體、廢水、地下水等)中的水解機制可能有差異?！　?．2光降解　　2．2．1光降解機理?目前人們對抗生素的光降解機理研究仍然較少。一般認為，光化學降解反應機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。光化