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)展時間：2009-04-23來源：互聯(lián)網(wǎng)作者：康大夫點擊：923??網(wǎng)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(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(shù)抗生素類藥物在人和動物機(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

2、夠在環(huán)境中進(jìn)一步形成母體。近年來的資料表明，抗生素在我國許多地區(qū)的污染相當(dāng)嚴(yán)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(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(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、歐洲等發(fā)達(dá)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(dāng)甚至更高。在重慶，多種水體中普遍存在痕量水

3、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，便會在土壤、水和沉積物中重新分配，常常會經(jīng)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(zhuǎn)化過程，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(fēng)險較小。　　1．1?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)化的重要過程，其很大程度

4、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，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(jī)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(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)酯類抗生素如泰樂菌素和阿維菌素以及氟喹諾酮類藥物對表層土壤礦物質(zhì)有明顯的吸附能力。土壤對恩諾沙星具有較強(qiáng)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(guān)，一種抗生素在不同的土壤中

5、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?？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(jī)

6、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(chǎn)生丁間醇醛泰樂菌素A和一些極性的分解產(chǎn)物。泰樂菌素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

7、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；有金屬離子作用時青霉酸能進(jìn)一步分解為青霉醛和青霉胺。離子強(qiáng)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(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

8、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