黄河兰州段水环境中典型抗生素的污染特征及环境行为研究

The residual antibiotics in water pose a threat to water quality, ecological security and human health. The consumption and use status , the physical and chemical properties of antibiotics, the regional water environmental chemistry and climatic characteristics determine the type, pollution characteristics and environmental behavior of residual antibiotics in water environment. The discharge of sewage and pollutants from agriculture and industry will lead to antibiotics into the Yellow River, which affect the environment quality of Lanzhou reach and lower reach of the Yellow River. We intend to set the reasonable sampling program based on the pollution source, the sewage discharge and water utilization in Lanzhou urban and the hydrology characteristic of Lanzhou reach of the Yellow River, establish the accurate analysis programs and methods for the residual antibiotics in the water environment mainly, Integrated Measurement and simulation results, study the occurrence, pollution levels, temporal and spacial distribution of antibiotics, Investigate the environmental behavior of antibiotics of the Yellow River in Lanzhou reach of the Yellow River; and to explore the mechanism of effect of water environmental chemistry and hydrology conditions on antibiotics environmental behavior in the Lanzhou reach of the Yellow River combined with the mathematical model method, so as to provide a theoretical basis for the improvement of water quality and safe use of water resources in Lanzhou reach of the Yellow River.

水环境中残留的抗生素威胁水环境质量和水资源安全利用。抗生素的消费使用情况与其性质、水环境特征、区域地理位置和气候特点等决定水环境中残留抗生素的的主要类型、浓度、分布特征及环境行为。来自黄河兰州段上游与兰州市区的大量农业、工业及生活污水的排放都会导致抗生素进入黄河，影响黄河兰州段及其下游水环境质量。本项目拟根据黄河兰州段污染排放和实际用水情况、水环境特征和区域气候特点，合理设置研究方案，在建立黄河兰州段水环境中典型抗生素科学、准确分析方法的基础上，综合实测与模拟实验结果,系统开展黄河兰州段水环境中典型抗生素的来源、污染水平、时空分布特征研究，探讨典型抗生素在黄河兰州段的环境行为，并结合数学模型分析典型抗生素水环境行为的影响因素，以期为黄河兰州段水环境质量改善和水资源安全利用提供理论依据。

水环境中残留的抗生素威胁水环境质量和水资源安全利用。本项目根据黄河兰州段情况设置实验方案，系统地进行了水样中、沉积物中磺胺类、喹诺酮等类抗生素的污染水平、时空分布特征研究；通过模拟实验，探讨了典型抗生素在黄河沉积物中的吸附分配等界面过程与行为及影响因素；并采用模拟光源法，研究了典型抗生素在黄河兰州段水体中的光降解行为；研究了兰州市两座大型污水处理厂污水处理系统中典型抗生素分布及风险分析；探索开展了生物炭复合材料对水体中抗生素的吸附、光解去除研究。研究成果如下：（1）利用固相萃取-高效液相色谱法检测了13种典型抗生素在黄河兰州段水体和沉积物中的残留水平。除磺胺嘧啶外，12种抗生素在各个采样点均有不同程度检出。磺胺二甲基嘧啶和磺胺二甲氧嘧啶为主要污染组分；沉积物样中，恩诺沙星表现出最高检出浓度。抗生素的含量随采样点变化较大，在人口密集处、养殖场附近以及排污口下游，检出浓度通常较高。磺胺间甲氧嘧啶、恩诺沙星和甲氧苄啶在水-沉积物上的伪分配系数较高。风险熵计算结果表明，磺胺二甲基嘧啶、诺氟沙星和环丙沙星对机体存在较高生态风险。（2）pH和腐殖酸对磺胺噻唑（ST）和恩诺沙星（ENR）在黄河兰州段表层沉积物上的其吸附行为有一定影响。磺胺噻唑和恩诺沙星在黄河水和纯水中的光解均遵循一级反应动力学，两者都存在•OH参与的自敏化光解，光解贡献率分别为23.3%和39.4%。（3）兰州市两座生活污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出，抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%，生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制。（4）以马铃薯秸秆生物炭和天然凹凸棒合成了生物炭-凹凸棒复合材料可以较好的吸附去除水溶液中的NOR。芦苇生物炭（pBC）负载TiO2的光催化复合材料（TiO2/pBC），在紫外光下对磺胺甲恶唑（SMX）的去除率可达91.27 %。