壤和堆肥中四环素类抗生素的检测方法优化及其在土壤中的降解研究

在对土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）3 种四环素类抗生素的高效液相色谱（HPLC）检测分析方法以及在土壤和堆肥中的提取方法进行改进和优化的基础上,采用该方法进行了 3 种抗生素在土壤中的降解试验。结果表明,选用 Agilent Eclipse XDB-C8（4.6150 mm,5 m）色谱柱,以 0.01 mol/L草酸/乙腈/甲醇（79/10.5/10.5,v/v/v）为流动相,紫外检测波长 268 nm,流速 1.0 mL/min,进样量 5 L,采用外标法定量,可使 3 种四环素类抗生素在 20 min 内全部洗脱并达到基线分离; 在 0~10 mg/L 范围内,抗生素浓度与峰面积呈显著的线性关系,相关系数（r）均 0.999。土壤和堆肥样品中的 OTC、TC 和 CTC可用1 mol/L NaCl/0.5 mol/L 草酸/乙醇（25/25/50,v/v/v）混合溶液提取,其回收率在 76.0%~92.5% 之间。加入到土壤中的抗生素在 25℃下避光培养 49 d 后,在壤土和红土中的降解率分别是 67%~72% 和 36%~46%,对应的半衰期分别为 2630 d 和 4675 d,说明抗生素在壤土中比红土中容易降解。此外,3种抗生素在壤土中的半衰期没有显著性差异,而在红土中 CTC 和 TC 的降解速率显著高于 OTC。     

江苏省畜禽养殖场水环境中四环类抗生素污染研究

2009年在江苏省范围内采集27个规模化养殖场排水口和周围环境水体样品53个,用高效液相色谱-三重四极杆质谱对其中的土霉素（OTC）、金霉素（CTC）、四环素（TC）和强力霉素（DOX）等四环素类抗生素污染进行了检测。结果显示,土霉素、金霉素、四环素和强力霉素在水体样品中的检出率分别为60.4%、60.4%、34.0%和17.0%,污染量分别在0.07～72.91、0.10～10.34、0.08～3.67μg·L-1和0.11～39.54μg·L-1之间,检出率以土霉素和四环素最高;猪养殖场中土霉素、四环素和强力霉素的污染量比牛和鸡场的要高,牛场中金霉素和强力霉素的污染量明显低于鸡场;从区域上看,苏南地区受到的污染明显高于苏北。     

土壤和堆肥中四环素类抗生素的检测方法优化及其在土壤中的降解研究

在对土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)3种四环素类抗生素的高效液相色谱(HPLC)检测分析方法以及在土壤和堆肥中的提取方法进行改进和优化的基础上,采用该方法进行了3种抗生素在土壤中的降解试验。结果表明,选用Agilent Eclipse XDB-C8(4.6×150 mm,5μm)色谱柱,以0.01 mol/L草酸/乙腈/甲醇(79/10.5/10.5,v/v/v)为流动相,紫外检测波长268 nm,流速1.0 mL/min,进样量5μL,采用外标法定量,可使3种四环素类抗生素在20 min内全部洗脱并达到基线分离;在0～10 mg/L范围内,抗生素浓度与峰面积呈显著的线性关系,相关系数(r)均0.999。土壤和堆肥样品中的OTC、TC和CTC可用1 mol/L NaCl/0.5 mol/L草酸/乙醇(25/25/50,v/v/v)混合溶液提取,其回收率在76.0%～92.5%之间。加入到土壤中的抗生素在25℃下避光培养49 d后,在壤土和红土中的降解率分别是67%～72%和36%～46%,对应的半衰期分别为26～30 d和46～75 d,说明抗生素在壤土中比红土中容易降解。此外,3种抗生素在壤土中的半衰期没有显著性差异,而在红土中CTC和TC的降解速率显著高于OTC。     

固相萃取-高效液相色谱法测定有机肥中四环素类抗生素药物残留

建立了固相萃取-高效液相色谱(SPE-HPLC)法测定有机肥中土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)3种四环素类抗生素残留的方法。肥料样品采用甲醇、EDTA和McIlvaine缓冲液的混合液(pH=7.2)为提取液,用强阴离子交换柱(SAX)-亲水亲脂萃取柱(HLB)串联进行纯化和富集。采用甲醇-乙腈-0.01mol/L草酸溶液为流动相,进行HPLC分析。3种抗生素的线性范围为0.10～20 mg/L,OTC、TC和CTC的检测限分别为0.03、0.03和0.05 mg/L。不同添加水平的样品加标回收率为64%～86%,RSD在4.14%～8.16%之间。该方法测定了上海市场上40种肥料,发现部分样品有四环素类抗生素的残留物。     

土壤及畜禽粪肥中四环素类抗生素固相萃取-高效液相色谱法的优化与初步应用

本研究优化了土壤和有机肥中3 种四环素类抗生素的提取和测定方法。方法经优化后,土壤和有机肥中的抗生素的提取效率达到52%~95%,且分析时间大大缩短。本研究还利用优化方法在天津进行了有机肥和菜地中3 种抗生素残留的初步调查。集约化养殖场的猪、鸡粪便中四环素类抗生素残留状况为: 金霉素（CTC）检出率达到78%,最高残留值达到563.8 mg/kg（干基）; 四环素（TC）和土霉素（OTC）检出率也高达56%,最高值分别达到34.8 mg/kg 和 22.7 mg/kg。在天津销售的几种商品有机肥中同样检测出四环素类抗生素的残留,残留水平与猪粪和鸡粪相当。菜田土壤样品中TCs的总检出率为64%,3.种抗生素中土霉素检出率最低为18%,最高值达到105.6 g/kg（风干基）; 四环素检出率为36%,最高值达到196.7 g/kg; 金霉素检出率为32%,最高值达到477.8 g/kg。在所调查土壤中,温室和大棚土壤TCs的残留水平高于露地土壤。占调查样品 27.3% 的菜田土壤中TCs总量超过欧盟规定的生态安全触发线（100 g/kg）,存在一定的潜在生态风险。     

粪源抗生素金霉素和喹乙醇在养殖水体中的残留及对锦鲤的生态毒理效应研究

用含不同剂量金霉素和喹乙醇的猪粪饲喂锦鲤,分别测定摄食10、20和30d时肌肉组织中抗生素含量、体表和消化道微生物数量,试验结束时对肝脏中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性和脂质过氧化物丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量进行了测定。结果表明,猪粪中金霉素和喹乙醇在养殖水体中溶出存在较大差异,从试验第1d到结束养殖水体中喹乙醇浓度Ⅲ和Ⅳ组分别为0．05-0．32mg·kg^-1和0．12～0．70mg·kg^-1,锦鲤肌肉组织中喹乙醇浓度Ⅲ和Ⅳ组在试验的10、20和30d分别为1．87、5．25、3．83mg·kg^-1和2．96、4．33、mg·kg^-1。没有在水环境和锦鲤体内检测到金霉素。锦鲤体表和消化道微生物随着加样次数增加,数量也急剧上升。猪粪中的成分能显著降低SOD酶活性,增加MDA含量,而加入金霉素和喹乙醇也未能使锦鲤肝脏SOD活性和MDA含量恢复到机体正常水平。     

我国主要畜禽粪便养分含量及变化分析

取样并分析了我国20个省（市）主要畜禽粪便的养分含量。结果表明,畜禽粪便中养分含量变异很大,鸡粪和猪粪的氮（N）、磷（P2O5）、锌（Zn）、铜（Cu）含量明显高于牛粪和羊粪,而钾素（K2O）含量相当。鸡粪中N、P2O5、K2O、Zn、Cu平均含量分别为2．08％、3．53％、2．38％、306．6mg·kg^-1和78．2mg·kg^-1;猪粪中分别为2．28％、3．97％、2．09％、663．3mg·kg^-1和488．1mg·kg^-1;牛粪中分别为1．56％、1．49％、1．96％、138．6mg·kg^-1和48．5mg·kg^-1;羊粪中分别为1．31％、1.03％、2．40％、88．9mg·kg^-1、23．5mg·kg^-1。按照德国腐熟堆肥的标准,鸡粪中Zn、Cu的超标率分别为27．1％和15．3％;猪粪中Zn、Cu的超标率分别为62．5％和70．0％;牛粪中Zn、Cu的超标率分别为3．8％和9．6％;羊粪中Zn、Cu不超标。与上世纪90年代相比,鸡粪、猪粪、牛粪中P2O5的平均含量分别增加65．7％、93,7％和52．0％;鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪K2O的平均含量分别增加138．7％、54．8％、71．9％、50．9％;鸡粪和猪粪中Zn的平均含量分别增加92．1％和383．5％,猪粪含Cu量增加近12倍。畜禽粪便的电导率（EC）值主要集中在50～150mS·cm^-1,pH主要集中在7．0—8．0。这一研究为畜禽粪便的安全合理施用提供了参考。     

猪粪中3种四环素类抗生素在土壤中的动态变化及降解途径

采用室内模拟培养试验,研究了180 d内不同用量猪粪中3种四环素类抗生素（TCs）（包括四环素TTC,土霉素OTC,金霉素CTC）在土壤中降解的动态变化规律及降解途径。结果表明,猪粪中3种四环素类抗生素进入土壤后含量均呈现前期迅速下降,中后期减缓的规律,但不同种类和用量处理的变化速率和减少幅度有显著差异（P0.05）。180d时,猪粪处理土壤中的降解率为金霉素土霉素四环素,平均半衰期为17.43d、31.32d、49.48d。降解率与猪粪用量呈负相关,同培养时间呈正相关。猪粪中抗生素在土壤中的降解率要高于纯品抗生素,降解率的增加以外源微生物降解为主,外源微生物降解对四环素的作用最好。综上所述,随着培养时间的延长,猪粪中四环素类抗生素在土壤中能随微生物降解等作用而逐渐减少,但短期内仍可能产生环境危害。     

伊乐藻对CuCd污染底泥修复的应用研究

在自然条件下,采用人工模拟水缸培养方法,研究了湖泊底泥不同Cu、Cd处理对沉水植物伊乐藻生长、叶绿素含量以及Cu、Cd吸收和积累的影响。结果表明,较低浓度Cu刺激伊乐藻的生长（生物量、叶绿素）,高浓度抑制伊乐藻的生长;随着Cd处理浓度的增加,伊乐藻的生物量、叶绿素含量均一直降低,在底泥Cd含量为168．69mg·kg^-1 DW（含背景值）时,植株出现死亡。随着Cu处理浓度的增加,伊乐藻体内的Cu含量一直增加,在底泥cu含量为414mg·kg^-1DW（含背景值）时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．21和0．17）;伊乐藻体内的Cd含量随Cd处理浓度的增加先增后减,底泥Cd含量为88．69mg·kg^-1 DW时,根部、叶部的富集系数均达到最大（0．07和0．09）。以上结果说明,伊乐藻对Cu、Cd具有很强的耐受性,可以作为原位修复Cu和Cd污染底泥的植物种类应用。     

珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染

为了研究珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染状况,采集了广州南沙、中山一带围垦农田农作物及其根际土壤样品,测定重金属的质量分数。结果表明,围垦农田土壤样品中Cu、Ph、Cd、Ni、Cr和Zn含量均大于广东省相应土壤环境背景值,其中Cu（56．06mg·kg^-1）、Pb（48．30mg·kg^-1）、Cd（0．72mg·kg^-1）、Ni（41．15mg·kg^-1）、Cr（115．1mg·kg^-1）和Zn（200．1mg·kg^-1）分别为背景值的3．30、1．34、12．82、2．26、2．28和4．23倍。与《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）中Ⅱ级标准（pH〈6．5）比较,土壤样品中Cu、Cd、Ni和Zn的超标率分别为73．7％、88．6％、59．6％和28．9％。以GB15618-1995中Ⅱ级标准为评价标准,采用Nemerow指数法进行评价,土壤重金属平均综合污染指数为1．86,属3级轻污染。与《食品中污染物限量》（GB2762-2005）等相关标准比较,农作物中Cu、Pb、Cd、Ni、Cr和Zn含量的样品超标率分别为0、28．9％、2．6％、48．3％、12．3％和6．1％。由此可见,珠三角滩涂围垦农田土壤和农作物重金属污染问题已经比较突出,土壤污染以Cd为主,而农作物污染则以Ni、Ph、Cr为主。     

土霉素在土壤中降解特性研究

采用室内培养法研究了不同温度条件下,土霉素在土霉素单一及土霉素-锌复合体系中的降解作用。结果表明,在4 ℃和25 ℃时,土霉素在单一及复合体系中的降解速率均随培养时间增加而降低,随土霉素添加浓度的增加而增加。与4 ℃相比,土霉素在25 ℃环境条件下降解速率显著提高,半衰期明显缩短。与单一污染相比,在中、高浓度锌胁迫条件下,土霉素的降解速率明显降低,半衰期明显延长。参考POPs国际公约关于化学品持久性的定义,土霉素在单一及复合体系中均属易降解有机物。     

广州市兽用抗生素的环境残留研究

畜禽废物中的抗生素可造成土壤及水体的抗生素污染,利用高效液相色谱及高效液相色谱-串联质谱分析了广州市代表性养殖场畜禽废物、施用畜禽粪土壤和鱼塘水中尼卡巴嗪、喹乙醇、四环素类、磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类抗生素的含量。结果发现：猪粪、鸡粪中抗生素含量最高的均为四环素类,分别为123.76、14.59 mg.kg-1;含量最低的均为氯霉素类,分别为2.35μg.kg-1、0.08 mg.kg-1;小猪猪粪中抗生素的含量明显高于大猪。鱼塘水中抗生素含量较高的是四环素（5.16μg.L-1）与磺胺对甲氧嘧啶（4.78μg.L-1）,土霉素在所有样点中均未被检出。施用禽畜粪土壤中四环素类、喹诺酮类含量较高,分别为70.40、49.77μg.kg-1;磺胺甲基嘧啶、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺甲噁唑、甲砜霉素、氯霉素、喹乙醇均未被检出。粪样中的抗生素可导致土壤和水体的抗生素污染,TCs、QNs和NCZ可能对生态环境和人类健康安全的威胁更大。     

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

畜禽粪中养分和有害物质的状况直接影响其利用价值。本文从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样(包括93个猪粪样,31个鸡粪样,18个鸭粪样和13个牛粪样),采用化学分析和光谱分析方法鉴定了其营养物质、重金属元素和抗生素残留含量。结果表明,畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低,但Cu和Zn含量普遍较高。Cu、Zn和As含量分别在18.56~1 788.04 mg·kg-1、12.46~10 056.68 mg·kg-1和0.69~76.43mg·kg-1之间,平均值分别为525.38 mg·kg-1、897.14 mg·kg-1和10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准(GB4284—84)相比,Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0~16.75 mg·kg-1、0~29.60 mg·kg-1和0~11.63 mg·kg-1,平均残留含量:土霉素(5.10 mg·kg-1)>金霉素(2.17 mg·kg-1)>四环素(2.01 mg·kg-1)。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。N、P和K等营养元素含量分别在9.80~43.60 g·kg-1、7.98~54.30 g·kg-1和8.76~35.20 g·kg-1之间,平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1;P/N在0.40~2.98之间,平均为1.08。规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖场中,猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应限量施用,或在施用前进行适当前处理。     

黄河上游沉积物中磷的存在形态及生物可利用性

采用七步连续提取法分别对黄河上游11个不同段位表层沉积物样中7种形态磷进行了分离分析,探讨了其变化规律和分布特征,分析了其生物可利用性及对黄河及海洋水体营养状况的影响。结果表明：所获得沉积物中磷的7种赋存形态为：交换态磷（Ex-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Obs-P）、自生钙结合磷（Ca-P）、原生碎屑磷（De-P）和有机磷（OP）,其中De-P和Ca-P的含量范围分别为139.08～482.89mg.kg-1和40.30～125.55mg.kg-1,二者共占总磷（TP,为各形态磷的总和）含量的约87%,是沉积磷和无机磷（IP,前6种磷形态之和）的主要存在形态;OP含量范围为6.14～36.74mg.kg-1,平均占TP的4%;Ex-P、Al-P、Fe-P和Obs-P含量均较低,平均值分别为7.53、25.85、5.05mg.kg-1和0.64mg.kg-1,共占TP含量的约9%。各形态磷的含量分布直接与取样点及沉积物粒径有关。Ex-P、Al-P、Fe-P、Or-P和部分Ca-P作为黄河表层沉积物中潜在的生物可利用磷（BP）,其总量至少占TP的5.91%～30.17%。根据黄河每年进入渤海的输沙量可初步估算出黄河泥沙入海后为海洋提供的BP的量达3.21～8.92万t。     

苏丹草对土壤中菲芘的修复作用

采用盆栽试验法,研究了苏丹草对土壤中菲、芘的去除效果,及植物和微生物在去除土壤菲、芘中的交互效应。结果显示,在试验浓度范围（0-322．06mg·kg^-1内,土壤～苏丹草系统（TR,）对菲、芘的去除效果明显。种植苏丹草60d后,土壤菲、芘去除率分别为73．07％-83．92％、63％～77．62％;平均去除率分别比对照1（无植物,不加0．1％NaN3）高55．58％、50．71％,比对照2（无植物,加0．1％NaN3）高72．71％、66．57％,说明种植苏丹草可以促进微生物对土壤中芘、菲降解。土壤酶活性测定结果也显示,酶活性越高,污染物降解率越高,反之亦然。因此,植物一微生物间的交互效应是土壤中多环芳烃降解的主要途径。     

山东花生主产区花生镉含量与土壤交换性钙含量的关系及其健康风险评价

选择山东花生主产区58个田块进行土壤样品和花生样品的随机采集,测定并分析了土壤镉含量、土壤交换性钙含量、花生镉含量及其相互关系,在此基础上进行了健康风险评价。结果表明：土壤样品中镉的含量为0.03～0.18mg·kg^-1,平均为0.069mg·kg^-1;所有样品均未超过农业部绿色食品产地土壤环境的质量标准;交换性钙的含量平均为4368mg·kg^-1;花生样品中镉的含量为0.019～0.46mg·kg^-1,平均为0.14mg·kg^-1,按照FAO/WHO规定的无公害食品镉含量标准0.1mg·kg^-1,有60.3%的花生样品镉超标;全钙的含量平均为0.528mg·g-1,并且随着土壤中交换性钙含量的升高,花生镉含量有降低的趋势,但相关性较低。花生样品中有12个超出%AD（I100）,占取样总数的20.7%,即食用镉含量超过0.2mg·kg^-1的花生会对人体膳食健康有一定的风险,并且镉含量越高风险性越大。     

基于GIS和GPS的沱江中游土壤镉和铅空间变异研究

采用ArcGIS9．0和GPS技术对沱江中游314个土壤样点的耕层中（0～20cm）镉和铅含量空间变异分布特征及影响因素进行了研究。结果表明,该区土壤镉和铅呈对数正态分布,土壤镉平均含量为（0．11±0．13）mg·kg^-1。,铅平均含量为（30．03±9．82）mg·kg^-1。土壤镉空间分布是以赵家镇为高值区（0．15～0．30mg·kg^-1）,并向东南和西北两侧条带状递减,东南部土壤镉含量主要为0．06～0．15mg·kg^-1;土壤铅空间分布以西北部钦北-关帝庙（35-38mg·kg^-1）和东南部广兴一带（〉38mg·kg^-1）两个高值中心分别向两侧逐渐减少。影响因素研究表明,不同质地间土壤镉含量差异不显著,但粘土的铅含量显著高于其他质地土壤。pH与土壤镉含量呈显著正相关,与铅含量呈极显著正相关;酸性、中性土壤镉和铅含量均极显著少于碱性和强碱性土壤。有机质与土壤镉和铅含量均呈极显著相关性,林地、旱地、果园、宅基地林盘和水田5种土地利用方式中镉和铅含量依次增加。土壤镉和铅含量与坡度的相关性关系,表现出土壤镉和铅含量与坡度呈正相关渐变的过程。     

Cd Zn交互作用对金针菇富集重金属的影响

以金针菇为试验材料,在基质中分别单独添加和同时添加不同浓度的Cd、Zn,采用栽培袋接种培养法研究了食用菌富集Cd、Zn以及Cd、Zn交互作用对食用菌累积重金属的影响。结果表明,低浓度的Cd（〈1mg·kg^-1）、Zn（〈600mg·kg^-1）能够促进金针菇的生长,但是高浓度的Cd、Zn对金针菇生长会产生抑制作用。随着栽培基质中Cd、Zn处理浓度的增高,金针菇子实体中的Cd、Zn浓度也随之增加。Cd—Zn之间表现为互相拈抗作用,金针菇子实体内的Cd含量随着培养基质中Zn浓度的增加而显著降低（P〈0．05）,Cd浓度降低比例与Zn／Cd比值之间呈显著的正相关（P〈0．01）。在Zn处理浓度为600mg·kg^-1,Cd处理浓度分别为1mg·kg^-1和10时,与不加Zn相比,金针菇子实体Cd含量分别降低29％和11％。Cd对Zn也表现出一定的拮抗作用,但是除在Zn为0和Cd为10mg·kg^-1处理时拈抗作用显著（P〈0．05）外,其余处理没有达到显著水平。而在10mg·kg^-1 Cd和600mg·kg^-1 Zn处理条件下,金针菇生物量显著下降,可能是由于Cd—Zn协同作用,造成毒害作用的结果。     

蚯蚓对土壤-植物系统中菲、芘降解的强化效应研究

采用盆栽试验方法,研究了蚯蚓（Pheretima sp.）对土壤-植物系统中菲、芘的去除效果的强化作用及对土壤酶活性的影响。结果表明,在试验浓度范围（0~322 mg.kg-1）内,蚯蚓对供试植物苏丹草（Sorghum vulgare L.）生长促进作用显著。接种蚯蚓的土壤中,苏丹草在菲、芘各浓度下总生物量较未接种蚯蚓土壤分别提高14.41%~25.91%、14.39%~23.9%;蚯蚓活动可促进土壤-植物系统中菲、芘的降解,接种蚯蚓处理中菲、芘各浓度下降解率较未接种蚯蚓处理分别高4.20%~9.76%、3.69%~9.38%。土壤酶活性测定结果也显示蚯蚓活动可增加土壤酶的活性。