中山市内河水体中磺胺类抗生素污染特征分析★

吴益阳，陈弘丽

（广东省中山生态环境监测站，广东 中山 528400）

磺胺类抗生素（SAs）是一类效率高、抗菌谱广、成本相对较低的大规模合成抗生素，被广泛应用于化工制药、临床医疗、日常生活、水产养殖业和畜牧业，以达到预防和治疗各种细菌感染人畜的目的。但是，大多数人畜用抗生素在肠道内并未被完全吸收，未被吸收的部分以原型和代谢物的形式排出，通过径流、堆肥渗滤液等途径传播到环境中[1]。其中水环境中SAs广泛存在，呈一定的浓度水平，现有的水质处理工艺并不能有效地去除SAs，SAs 及其代谢产物极易随着饮用水、食物链或食物网等多种途径富集于人体内，虽然浓度水平较低，并不能表现出直接损害，但是长期摄入仍然会降低人体的免疫能力，引起过敏反应等[2]，且该类污染物能够诱导微生物产生抗性基因，使细菌产生耐药性[3-4]，对人类健康安全和生态系统稳定产生一定的影响，因此摸清水体中SAs 污染状况刻不容缓。

中山市的母亲河——石岐河是珠江三角洲典型的城市内河，作为中山市主要纳污河流，其水体污染程度与中山市乃至整个粤港澳大湾区民众的生活息息相关。据于此，城市内河石岐河被选择为研究对象，磺胺类抗生素作为分析目标物。科学布点，运用高效液相色谱-三重四极杆质谱法探究了石岐河水中磺胺类抗生素的污染特征，为中山市内河水环境中抗生素的毒性风险管理和生态环境安全提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 点位布设与样品采集

根据河流水文条件、地质地貌、沿岸水体功能等重要因素在石岐河整条流域上科学地布设20 个监测采样点位，见图1。

图1 内河水体采样断面示意图（图中数字为采样点位编号）

采样时间选择河流的枯水期，具体时间为2021 年1 月，共20 个监测采样点位，样品的采集过程严格按照HJ/91 的规定进行，每个采样点用5 L 棕色采样瓶采满水样，样品满瓶采集后封口，4 ℃下避光冷藏运输和保存，于一周内完成预处理和测定。

1.2 抗生素分析方法

1.2.1 试剂

目标试剂为17 种磺胺类抗生素：磺胺嘧啶、磺胺间二甲氧嘧啶、磺胺间甲基嘧啶、磺胺二甲（基）嘧啶、磺胺甲噻二唑、磺胺甲基异噁唑、磺胺噻唑、磺胺氯哒嗪、三甲氧苄胺嘧啶、磺胺甲氧哒嗪、磺胺吡啶、磺胺邻二甲氧嘧啶、磺胺二甲异恶唑、苯酰磺胺、磺胺喹恶啉、磺胺醋酰、磺胺苯吡唑，标准品均购置Alta Scientific，纯度≥98%。色谱纯甲醇购置Thermo Scientific。

1.2.2 标准溶液配制

分别称取各标准品10.0 mg，用甲醇溶解并定容于5 mL 容量瓶中，配制单标储备液（2 mg/mL），置于-18 ℃冰箱中避光保存备用。使用时，取适量各单标储备液，用V（水）∶V（甲醇）=95∶5 甲醇水溶液进行稀释，配制成所需浓度的混合标液。

1.2.3 样品前处理

样品通过固相萃取进行预处理。量取500 mL 水样于1 L 烧杯中滴加氨水将水样的pH 值调至12.0。缓慢加入250 mg 金属螯合剂EDTA 二钠并充分混匀。用15 mL 甲醇以5 mL/min 的流速淋洗HLB 柱以达到激活目的，淋洗液丢弃，随后用10 mL 具有相应pH 值的纯水平衡，并保持固相萃取柱湿润。随后以12 mL/min 的流速浓缩上述水样，加入15 mL 纯水洗脱两次，最后氮吹20 min，除去其中的水分，以2 mL/min的流速用2.5 mL 甲醇洗脱。收集洗脱液，用Na2SO4除水。使用氮吹仪干燥洗脱液，水浴温度设置为40 ℃，调整氮气吹扫气流，使液位稍微晃动。用0.22 μm 滤膜过滤浓缩至1 mL，待测试。

采用超高效液相色谱-三重四极质谱法分析。流动相A 为水相（0.1%甲酸），流动相B 为乙腈（0.1%甲酸，针洗溶液与甲醇和水（体积比1∶1）混合。柱温40 ℃，流速0.4 mL/min，进样量10 μL 质谱采用MRM。

2 结果与分析

2.1 抗生素的检出率

在20 个监测点位中，7 种磺胺类抗生素被检出，分别是磺胺嘧啶、磺胺间甲基嘧啶、磺胺甲基异噁唑、磺胺氯哒嗪、磺胺二甲异恶唑、苯酰磺胺、磺胺喹恶啉，检出率分别为75%、80%、100%、80%、100%、100%和100%。就空间检出率而言，1#、2#、16#和17#的检出率为30%；其次为11#和14#的检出率为25%，其余14 个监测点的检出率均为35%。如图2 所示。

图2 内河磺胺类抗生素检出率

2.2 抗生素的质量浓度特征

在内河水体中，磺胺类抗生素质量浓度范围24.64～97.00 ng/L，其中各监测点位的磺胺甲基异噁唑和磺胺嘧啶质量浓度存在明显区域差异，磺胺甲基异噁唑最大值为69.96 ng/L，磺胺嘧啶质量浓度存在异常最大值为10.48 ng/L，其余磺胺类抗生素质量浓度均在10.00 ng/L 以内，且各监测点位不存在明显的区域差异。就各种磺胺类抗生素质量浓度平均值而言，呈现出磺胺甲基异噁唑（18.78 ng/L）＞磺胺氯哒嗪（7.16 ng/L）＞磺胺间甲基嘧啶（7.12ng/L）＞苯酰磺胺（6.52 ng/L）＞磺胺二甲异恶唑（3.26 ng/L）＞磺胺喹恶啉（1.19 ng/L）＞磺胺嘧啶（0.94 ng/L）的趋势。如图2和图3 所示。

图3 各采样点磺胺类抗生素的组成占比

2.3 抗生素的空间分布

就采样点位空间分布而言，如图3 所示，磺胺类抗生素质量浓度呈现了中部高两端低的特点，在8#达到最高峰。这可能与河流中部附近存在水产养殖场、工业园区、污水处理厂、居民聚居地、园林种植园、等工农业污水排放点相关。

就采样点位质量浓度而言，8#的磺胺类抗生素质量浓度最高，达97.00 ng/L，磺胺甲基异噁唑是主要的抗生素，质量浓度高达69.96 ng/L，占该采样点位总质量浓度的72%，且存在明显区域差异；其次是12#和13#，磺胺类抗生素质量浓度分别为76.68 ng/L 和65.52 ng/L，磺胺甲基异噁唑同样是主要组成成分，质量浓度高达50.76 ng/L 和40.4 ng/L，占该采样点位总质量浓度的66%和62%。磺胺嘧啶浓度存在明显区域差异，17#磺胺嘧啶质量浓度存在异常，最大值为10.48 ng/L。是其他采样点位质量浓度均值的10 倍。8#落在居民聚居地，河两边还有一大型生猪交易市场和两家医院；12#与13#位于污水处理厂及大片工业园区附近；17#附近存在一个大型的虾苗场。因此可以推断出，内河水环境中磺胺类抗生素的主要污染源来自养殖业动物排泄物废水、工业废水、医疗废水或药物废水和污水处理不当等导致的生活污水排放。

3 结论

1）中山市内河水体中磺胺类抗生素的检出率及其空间分布存在较大差异，水体中磺胺类抗生素以磺胺甲基异噁唑、磺胺间甲基嘧啶、磺胺氯哒嗪、苯酰磺胺为主，除磺胺甲基异噁唑检出率为80%，其余检出率均为100%。

2）中山市内河水体中磺胺类抗生素浓度呈现显著的空间分布特征，整体呈现中间高两边低的趋势。抗生素在该水域存在显著富集性现象，且富集原因与医疗废水、污水处理厂、工业废水、水产养殖场等工农业排水点有关。

3）现有的技术不足以有效控制磺胺类抗生素造成的污染问题，建议加强磺胺类抗生素相关指标的管控和标准研究，以用来支撑抗生素在环境管理方面的需求。同时加强地区监管，从源头上减少磺胺类抗生素的使用和排放。