广州市污水厂氯霉素类抗生素污染特征研究

国彬 ，姚丽贤 ，冯志诚 ，葛鹏文

（1.广东省农业科学院土壤肥料研究所，广州 510640；2.广州市环境保护科学研究院，广州 510620；3.临沂市环境应急管理中心，临沂 276000）

广州市污水厂氯霉素类抗生素污染特征研究

国彬1，姚丽贤1，冯志诚2，葛鹏文3

（1.广东省农业科学院土壤肥料研究所，广州 510640；2.广州市环境保护科学研究院，广州 510620；3.临沂市环境应急管理中心，临沂 276000）

采用固相萃取（SPE）－高效液相色谱（HPLC）法分析了广州市5个污水处理厂进出水中3

种氯霉素类抗生素的含量特征，并探讨了其去除效果。研究发现，3种药物的加标回收率为80.2%

～92.3%，检出限为1～2 ng／L。且3种药物在广州市城区5座污水处理厂的进出水中均有检出，含量范围在ng／L级，去除率基本在50%～75%之间，污水处理厂并不能完全有效地去除氯霉素类抗生素。

高效液相色谱；氯霉素；污水处理厂

人类和畜禽大量使用抗生素，其中大部分以药物原形随粪尿排出，不断进入环境，成为新型重要的环境污染物，对生态环境和人体健康构成严重威胁［1－4］。污水处理厂是抗生素进入环境的重要途径，近年来，污水处理厂中抗生素的污染特征已经成为国内外研究热点。许多研究表明，在地下水、地表水、污水处理厂的进出水中均检测到抗生素的存在，浓度水平基本在ng／L级，个别达到 μg／L级，污水处理厂并不能完全去除抗生素类药物［5－7］。中国是抗生素的生产和使用大国，抗生素滥用比较普遍，氯霉素类抗生素是其中的典型代表。本文初步调查了广泛使用的3种氯霉素类抗生素在广州市5个污水处理厂中的含量特征和去除率，为揭示环境中抗生素来源，评价其潜在危害性提供了科学依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

Alliance e2695高效液相色谱仪－2489紫外检测器 （美国waters公司）；KL512J氮气浓缩仪（北京康林科技有限公司）；Milli－Q超纯水机 （上海亚荣生化仪器厂）；VisiprepTM－DL固相萃取装置 （美国Supelco公司）；OASIS HLB固相萃取柱（3cc／60 mg， 美国 Waters 公司）；GM－0.33Ⅱ隔膜真空泵 （天津市腾达过滤器件厂）；AS20500ADT超声波清洗仪 （天津市奥特塞斯公司）；FA1104N电子天平 （上海天平仪器厂）；E－201－c精密pH计（上海雷磁厂）。

1.1.2 试剂

氯 霉 素 类 （chloramphenicols，CAPs）：氯 霉 素（CAP）、甲砜霉素（TAP）、氟甲砜霉素（FF），均购自Sigma公司，纯度均 ＞98.0%；甲醇和乙腈均为色谱纯，购自Sigma公司；其余试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

抗生素标准溶液：准确称取3种氯霉素类抗生素标准品溶于乙腈，配制成100 μg／mL的抗生素标准母液。取一定量混合标准母液用乙腈逐步稀释，配制成校正曲线工作液，其含量范围为0 ～ 5 μg／mL。标准储备液避光于－4℃冰箱中冷藏保存。

1.2 样品采集

选择广州市城区5座污水处理厂，分别编号为 A、B、C、D、E，5 座污水处理厂的相关信息见表1。2010年6月 ～8月在5座污水处理厂采集进水和出水样品。所采集的进水和出水样品均为24 h混合样品，每个样品采集量为2 L，样品采集后装在棕色玻璃瓶中，冷藏运回实验室进行测定。

表1 污水处理厂概况

1.3 样品前处理

将采集的水样分别通过 0.45 μm滤膜和HLB固相萃取小柱，其中HLB小柱先后经2×3 mL甲醇和二次蒸馏水活化，以5～10 mL／min的流速通过已活化的HLB固相萃取柱，待柱富集完成后，用2×3 mL二次蒸馏水淋洗HLB柱，静置 10 min，再用2×3 mL甲醇进行淋洗，收集洗脱液并于35℃下用N2吹扫至近干，用甲醇－水（60∶40，V／V） 溶液定容到 1 mL，供 HPLC 分析。

1.4 色谱条件

色谱柱：Xbridge C18 （250 mm × 4.6 mm， 5 μm，美国Waters公司产品），流动相为20%乙腈，进样量为 20 μL，流速为 0.8 mL／min，柱温为 30℃，甲砜霉素、氟甲砜霉素检测波长为225 nm，氯霉素检测波长为278 nm。

2 结果与讨论

2.1 方法的线性范围、检出限和回收率

准确配制 0、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 μg／mL 的系列标准溶液，按1.4条件进行测定，线性关系、相关系数及检出限见表1。以HPLC测得的峰面积X为横坐标，相应的浓度Y为纵坐标，3种抗生素的相关系数R均达到 0.999。采用3倍信噪比（S／N）计算氯霉素、甲砜霉素、氟甲砜霉素的检出限分别为 2、1、1 ng／L。

表1 抗生素的线性关系、相关系数和检出限

抗生素采用外标法定量，在不含目标抗生素的空白水样中添加混合标准溶液，进行回收率实验。3种氯霉素类抗生素的加标回收率为80.2%～92.3%，方法的灵敏度和准确度能够满足污水中抗生素残留分析。

2.2 进出水中氯霉素类抗生素含量特征

分析测定了广州市城区5座污水处理厂进出水中氯霉素类抗生素的含量及去除率，具体结果见表2和表3。

表2 污水处理厂进出水中氯霉素类抗生素含量 /（ng／L）

表3 污水处理厂出水中氯霉素类抗生素的去除率/%

通过表2和表3可以看出，3种氯霉素类抗生素在5个城区污水厂的进出水中均有检出，进水中3种氯霉素类抗生素含量在176～1012 ng／L之间，出水中3种氯霉素抗生素类含量在78～530 ng／L之间。去除率计算采用进水与出水含量之差与进水含量的比值。从结果来看，不同抗生素和不同处理厂之间抗生素去除率波动较大，其中A厂的氯霉素和D厂的甲砜霉素出现了负去除的现象，总体上，污水处理厂的抗生素去除率基本在50%～75%之间（负值除外）。

由于抗生素是新型环境污染物，它在污水中的含量并非污水处理厂的控制指标，因此污水处理厂的工艺设计对抗生素的去除不一定有效，一些研究也报道了污水处理厂对抗生素负去除的现象［1－3］。 由于抗生素的消除是一个复杂的过程， 对于这种负去除现象还没有一致的认识，目前认为产生这种现象的原因可能是吸附在悬浮物或污泥中的抗生素释放到水体中，造成出水中抗生素含量上升；也可能是在污水处理过程中抗生素的共轭代谢物发生聚合以及处理过程中发生生物转化而使目标抗生素含量升高。

这些未被去除的抗生素经污水处理厂排放到环境中，尽管被环境水体不断稀释，浓度在ng／L级别，但对于环境中这种低浓度的、长期的抗生素暴露也可以在个体或生态层次中起负面效应，应该引起人们足够的重视。

3 结论

3种氯霉素类抗生素的加标回收率为80.2%～ 92.3%，检出限为 1 ～ 2 ng／L，方法的灵敏度和准确度能够满足污水中抗生素残留分析。3种氯霉素类抗生素在广州市城区5座污水处理厂的进出水中均有检出，含量范围在ng／L级，去除率基本在50%～75%之间。污水处理厂并不能完全有效地去除氯霉素类抗生素。

［1］徐维海，张干，邹世春，等.典型抗生素类药物在城市污水处理厂中的含量水平及其行为特征 ［J］.环境科学，2007， 28（8）：1779－1783.

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10.3969／j.issn.1007－2217.2011.02.005

2011－02－15