典型抗生素在湖泊水体中的污染特征及其环境行为研究

Antibiotics and antibiotic resistant bacteria, as a growing problem for human and animal health and for the environment, are frequently concerned in the world. Lakes are important drinking water sources, and aquaculture base. It has important significance to research the occurrence and fate of antibiotics in lakes and their negative ecological effects on lake ecosystem. The objectives of the proposed study are (1) to evaluate the occurrence, distribution, and season variation of commonly used antibiotics by solid phase extraction and liquid chromatography-tandem mass spectrometry; (2) to investigate the occurrence of target antibiotics in aquatic organisms at different trophic levels in a food chain to find the possibilities and regularities of the bioaccumulation and biomagnification of target antibiotics along the food chain and their main mechanisms, by combining solid phase extraction, liquid chromatography-tandem mass spectrometry and steady isotope method; (3) to evaluate the contribution of environmental behaviors of antibiotics in the aquatic environment, such as photolysis, hydrolysis, sorption, biodegradation and bioaccumulation, to the distribution and fate of antibiotics in the lake environments and their main mechanisms, by laboratory simulation experiments. This research will help us to deepen our understanding of occurrence, fate and main mechanisms of environmental behaviors of antibiotics in lake environments, and provide scientific data for ecological and human health risk assessment of antibiotics in the lake environment, and also enrich the water pollution ecology.

抗生素和耐药基因污染是全球关注的重大环境问题，湖泊作为重要的饮用水源和水产品来源地，研究抗生素在湖泊生态系统内的环境过程及其生态效应具有重要意义。本项目拟以太湖为研究对象，同步研究多种常用抗生素在太湖不同湖区水体环境中的分布特征、分配规律和季节性变化及其主要的影响因素；结合建立的生物体内抗生素提取方法和稳定同位素技术，分析典型抗生素及其代谢产物在湖泊食物链各营养级生物体的含量水平，阐明抗生素在湖泊食物链中生物富集与放大的可能性和规律性以及主要的影响机制。利用模拟试验进一步研究典型抗生素进入湖泊水体后的环境行为如光解、水解、吸附、微生物降解和生物富集行为等过程对水体抗生素衰减的贡献情况及作用机制。研究结果有助于深入了解抗生素进入湖泊水体环境后的污染特征和环境行为规律，并为评价抗生素在湖泊水体中的生态环境和人体健康风险等提供科学依据，丰富水污染生态学。

抗生素和激素污染是全球关注的重大环境问题,湖泊作为重要的饮用水源和水产品来源地,研究抗生素和激素在湖泊生态系统内的环境过程及其生态效应具有重要意义。本研究以太湖为研究对象,同步研究多种常用抗生素和激素在太湖不同湖区水体环境中的分布特征、分配规律和季节性变化及其主要的影响因素;结合建立的生物体内抗生素提取方法和稳定同位素技术,分析典型抗生素和激素及其代谢产物在湖泊食物链各营养级生物体的含量水平,阐明抗生素在湖泊食物链中生物富集与放大的可能性和规律性以及主要的影响机制。研究结果表明，在太湖水体中，磺胺类抗生素、氟苯尼考和林可霉素主要分布在水相中，而氟喹诺酮类和四环素类抗生素主要分布在沉积相。太湖水相中抗生素在夏季无明显的区域差异，而在冬季表现出明显的区域差异，且西北部水域抗生素浓度较高。质量平衡显示太湖沉积相是抗生素尤其是氟喹诺酮类和四环素类抗生素重要的源和汇。太湖水体中抗生素的时空分布特征主要受到以下因素的影响：污染源（畜禽养殖、生活污水等）、抗生素的理化性质和湖水动力学。太湖水相和沉积相中激素的浓度与滇池入湖河流、珠江、北京的一些河流相比处于较低水平。激素在太湖水相和沉积相均有显著的季节性变化，且冬季浓度较高。浓度较高的激素主要分布在离污染源较近的东部湖区、竹山湾和梅梁湾，而在敞水区浓度偏低。激素在太湖中的时空分布主要受污染源、湖流情况和水相沉积物之间的迁移。生态风险评价显示，太湖水体中激素可能会对水生生物造成一定的负面影响。通过对太湖鱼类中抗生素和激素的含量水平和富集规律发现，太湖鱼类中对激素存在明显的富集，而抗生素的富集水平较低。利用氨氧化细菌、氨氧化古菌和完全氨氧化菌纯菌研究氨氧化菌降解五类抗生素的微生物转化途径及（共）代谢机制。氨氧化微生物（氨氧化细菌和氨氧化古菌）对磺胺类抗生素、氟喹诺酮类和林可霉素具有一定的降解作用。