典型抗生素对水生生物的毒性效应及生态风险阈值研究

论文摘要

随着天然抗生素、抗生素的半合成/改性衍生物以及合成抗生素在抗菌药物市场上发挥作用,抗生素在全球范围内被广泛生产和使用。被使用后的医用和兽用抗生素经尿液和粪便等排出,并通过城镇污水处理厂、畜禽养殖业废水及陆地生态系统的径流、渗透作用进入水环境,进而对水生生物造成毒性影响。基于某些抗生素的稳定特性,现已有大量抗生素在自然环境中被检出,我国水环境中经常检出的抗生素主要包括磺胺类、氯霉素类、喹诺酮类和四环素类等。因此,本文选取最常检出的四种典型抗生素氯霉素（Chloramphenicol,CHL）、磺胺甲恶哩（Sulfamethoxazole,SMX）、四环素（Tetracycline,TC）、恩诺沙星（Enrofloxacin,ENR）作为研究对象,选取浮游植物（近头状伪蹄形藻）、浮游动物（大型搔）、鱼类（斑马鱼、稀有鮈鲫）和底栖动物（方形环棱螺）作为受试生物,研究典型抗生素对水生生物的急性和慢性毒性效应,并结合物种敏感性法（SSD）和评价因子法（AF）推导其生态风险阈值,即预测无效应浓度（PNEC）。主要研究结果如下:（1）急性毒性实验中,CHL、SMX、TC和ENR对近头状伪蹄形藻的72 h半数抑制浓度（ECs0）分别为49.203 mg·L-1、15.681 mg·L-1、1.316 mg·L-1和0.952 mg·L-1,95%置信区间分别为 28.033～96.669 mg·L-1、12.350～24.469 mg·L-1、0.788～3.096 mg·L-1和0.676～1.692 mg·L-1、CHL、SMX、TC和ENR对大型溞的48 h-EC5分别为129.560 mg·L-1、175.780 mg·L-1、91.155 mg·L-1和78.380 mg·L-1,95%置信区间分别为124.378～148.077 mg-L-1、161.586～483.408 mg-L-1、85.655～97.242 mg·L-1和55.741～120.384 mg·L-1。CHL和SMX对斑马鱼的96 h半数致死浓度（LCs0）分别为>1000 mg·L-1和>600 mg·L-1,对稀有鉤鲫的96 h-LC5分别为>1000 mg·L-1和>600 mg·L-1;TC和ENR对斑马鱼的96 h-LC50分别为289.560 mg·L-1和 105.560 mg·L-1,95%置信区间分别为244.610～299.800 mg·L-1和 98.100～114.830 mg·L-1;TC 和 ENR对稀有鲍鲫的 96 h-LC50分别为 144.370 mg·L-1和146.990 mg·L-1,95%置信区间分别为128.630～149.600 mg·L-1和132.330～164.950 mg·L-1。SMX对方形环棱螺的96%h-LC50为>600 mg.L-1,CHL、TC和ENR对方形环棱螺的96 h-LC50分别为375.285 mg·L-1、226.458 mg·L-1和279.491 mg·L-1,95%置信区间分别为272.488～607.853 mg·L-1、154.545～299.446 mg·L-1和205.211～402.083 mg·L-1 CHL、SMX、TC和ENR四种抗生素,对于近头状伪蹄形藻分别属于中毒、中毒、高毒和极高毒,对于大型溞分别属于低毒、低毒、低毒和中毒,对于斑马鱼、稀有鮈鲫和方形环棱螺均属于低毒。（2）慢性毒性实验中,四种抗生素均能不同程度抑制大型溞的繁殖。其中CHL对大型溞的21 d-EC50为15.590 mg·L-1,最低可观测效应浓度（LOEC）为2.500 mg·L-1,无可观察效应浓度（NOEC）为1.250 mg·L-1;SMX对大型溞的21 d的LOEC为10.000 mg·L-1,NOEC为3.200 mg·L-1;TC对大型溞的21 d的LOEC为14.144 mg·L-1,NOEC为7.072 mg·L-1;ENR对大型溞的21 d的LOEC为10.000 mg·L-1,NOEC为5.000 mg·L-1。四种抗生素对稀有鮈鲫幼体生长无明显抑制作用。（3）对于ENR流水式暴露下的28 d幼体生长实验,高浓度组（2.5 mg·L-1、5 mg·L-1、10 mg·L-1）的超氧化物歧化酶（SOD）活性表现为先抑制后诱导,且SOD活性和丙二醛（MDA）含量有较好的线性相关,而过氧化氢酶（CAT）活性变化没有较明显的规律性。（4）四种典型抗生素对淡水水生生物的急性PNEC值由大到小依次为CHL（138.820μg·L-1）>TC（120.370μg·L-1）>SMX（75.810μg·L-1）>ENR（63.120μg·L-1）,对淡水水生生物的慢性PNEC值由大到小依次为ENR（6.709 μg`L-1）>CHL（1.190 μg·L-1）>SMX（0.944 pLg·L-I）>TC（0.758 μg·L-1）。其中TC发生慢性中毒的危险性最大,其慢性毒性效应的研究尤为值得关注。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 全球抗生素的分布和使用情况
•     1.1.2 抗生素污染对水生生物的危害
•     1.1.3 水生生态风险评价方法及在抗生素风险评估中的应用
•   1.2 研究目的与内容
•     1.2.1 研究目的
•     1.2.2 研究内容
•   1.3 技术路线
• 第2章 典型抗生素对水生生物的急性毒性效应研究
•   2.1 引言
•   2.2 材料与实验方法
•     2.2.1 药剂和仪器
•     2.2.2 受试生物的类别与驯养
•     2.2.3 藻类生长抑制实验
•     2.2.4 溞类急性活动抑制实验
•     2.2.5 鱼类急性毒性实验
•     2.2.6 底栖软体动物急性毒性实验
•     2.2.7 数据处理
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 典型抗生素对近头状伪蹄形藻的急性毒性
•     2.3.2 典型抗生素对大型溞的急性毒性
•     2.3.3 典型抗生素对稀有的鲫和斑马鱼的急性毒性
•     2.3.4 典型抗生素对方形环棱螺的急性毒性
•     2.3.5 水生生物对典型抗生素的急性毒性敏感性比较
•   2.4 本章小结
• 第3章 典型抗生素对水生生物的慢性毒性效应研究
•   3.1 引言
•   3.2 材料与实验方法
•     3.2.1 药剂和仪器
•     3.2.2 受试生物
•     3.2.3 HPLC分析方法的建立及方法学验证
•     3.2.4 大型溞繁殖实验
•     3.2.5 鱼类幼体生长实验
•     3.2.6 数据处理
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 实验溶液目标抗生素浓度及稳定性分析
•     3.3.2 典型抗生素对大型溞的慢性毒性
•     3.3.3 典型抗生素对稀有鮑鲫的慢性毒性
•     3.3.4 典型抗生素对大型溞和稀有鮈鲫的慢性毒性
•   3.4 本章小结
• 第4章 典型抗生素恩诺沙星对斑马鱼抗氧化防御系统的影响研究
•   4.1 引言
•   4.2 材料与实验方法
•     4.2.1 药剂和仪器
•     4.2.2 受试生物
•     4.2.3 实验方法
•     4.2.4 酶液的提取
•     4.2.5 蛋白质含量的测定
•     4.2.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定
•     4.2.7 过氧化氢酶（CAT）活性的测定
•     4.2.8 丙二醛（MDA）含量的测定
•     4.2.9 数据处理
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 恩诺沙星暴露下斑马鱼体内蛋白质含量变化
•     4.3.2 恩诺沙星暴露下斑马鱼体内SOD活性变化
•     4.3.3 恩诺沙星暴露下斑马鱼体内CAT活性变化
•     4.3.4 恩诺沙星暴露下斑马鱼体内MDA含量变化
•     4.3.5 斑马鱼体内各项测定指标的相关性分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 典型抗生素的水生生态风险阈值研究
•   5.1 引言
•   5.2 研究方法
•     5.2.1 毒性数据来源
•     5.2.2 数据处理
•   5.3 结果与讨论
•     5.3.1 典型抗生素对水生生物急性毒性的风险阈值研究
•     5.3.2 典型抗生素对水生生物慢性毒性的风险阈值研究
•     5.3.3 典型抗生素对水生生物急慢性毒性的风险阈值分析
•   5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨灿

导师: 曹国民,胡双庆

关键词: 抗生素,水生生物,急性毒性,慢性毒性,风险阈值

来源: 华东理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 华东理工大学

分类号: X171.5;X826

总页数: 98

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