太湖平原河网典型抗生素的时空分布和风险评价

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抗生素的不合理和不规范使用所造成的水环境污染问题日益受到人们的重视,我国是抗生素生产和使用大国,环境中抗生素的假持久性和高生态风险使我国面临严峻的抗生素污染问题。因此,构建水环境抗生素风险评估方法,分析水环境潜在环境风险,对于保障供水用水安全、降低水污染事件不利影响具有重要意义。随着抗生素在水环境中的污染水平逐渐上升,其对生态系统和人体健康的潜在威胁已成为研究热点问题。有关学者在抗生素时空分布、来源解析、风险评估等方面取得了一定的研究进展。太湖流域水系复杂、人口稠密、经济发达、养殖强度高,周边地区大量的医用和兽用抗生素随入湖河道进入太湖水体,严重威胁太湖水生态健康和饮用水安全。然而,目前太湖入湖河网地区的抗生素赋存现状、污染来源及风险尚不清楚。本研究以太湖流域上游平原入湖河网宜溧-洮滆水系为研究区域,在不同水情下针对磺胺类、四环素类、大环内酯类和喹诺酮类四类典型抗生素进行监测,系统地研究了水体和沉积物中典型抗生素SMX、OFL、ROM和OTC的时空分布特征和潜在来源,评估了4种典型抗生素的健康风险和生态风险,为太湖地区抗生素污染控制和水生态健康提升提供了重要的科学依据。本研究的主要结论包括:(1)宜溧-洮滆水系中OTC、ROM、OFL、SMX在水相的检出率分别为96.5%、57.0%、60.5%和4.5%,沉积相中的检出率分别为96.5%、95.5%、90.0%和44.5%。水相检出浓度最高的抗生素是OTC为17.85ng/L,沉积相检出浓度最高的抗生素是SMX为46.74ng/g。流域水相和沉积相中OTC的检出率和浓度均最高。(2)宜溧-洮滆水系丰水期典型抗生素的检出浓度和检出率大于枯水期,呈现显著的时空差异性。丰水期山区来水区抗生素的检出水平高于长江客水区,枯水期与之相反。抗生素沿各自迁移路径总体表现出随距离的增加浓度衰减的特征。沉积相中抗生素在入湖河口呈现富集的现象。养殖业中抗生素的大量施用是导致该水系抗生素时空分布差异的主要原因。(3)采用欧盟推荐的商值评价方法,估算抗生素的预测无效应浓度并计算相应的健康风险,结果表明:水相4种抗生素经饮用和鱼类食用等过程导致的健康风险从10-810-5数量级不等,均属于可接受风险(HQs<0.01)。应用AQUATOX模型和美国国家环境保护局推荐的商值法,对宜溧-洮滆水系目标抗生素的生态风险进行评估。生态风险评价结果表明:4种抗生素均呈现低风险(RQs<0.1),生态风险相对最高的抗生素是OTC,丰水期典型抗生素的生态风险高于枯水期。
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