中山市內河水體中磺胺類抗生素污染特征分析★

吳益陽，陳弘麗

（廣東省中山生態環境監測站，廣東 中山 528400）

磺胺類抗生素（SAs）是一類效率高、抗菌譜廣、成本相對較低的大規模合成抗生素，被廣泛應用于化工制藥、臨床醫療、日常生活、水產養殖業和畜牧業，以達到預防和治療各種細菌感染人畜的目的。但是，大多數人畜用抗生素在腸道內并未被完全吸收，未被吸收的部分以原型和代謝物的形式排出，通過徑流、堆肥滲濾液等途徑傳播到環境中[1]。其中水環境中SAs廣泛存在，呈一定的濃度水平，現有的水質處理工藝并不能有效地去除SAs，SAs 及其代謝產物極易隨著飲用水、食物鏈或食物網等多種途徑富集于人體內，雖然濃度水平較低，并不能表現出直接損害，但是長期攝入仍然會降低人體的免疫能力，引起過敏反應等[2]，且該類污染物能夠誘導微生物產生抗性基因，使細菌產生耐藥性[3-4]，對人類健康安全和生態系統穩定產生一定的影響，因此摸清水體中SAs 污染狀況刻不容緩。

中山市的母親河——石岐河是珠江三角洲典型的城市內河，作為中山市主要納污河流，其水體污染程度與中山市乃至整個粵港澳大灣區民眾的生活息息相關。據于此，城市內河石岐河被選擇為研究對象，磺胺類抗生素作為分析目標物。科學布點，運用高效液相色譜-三重四極桿質譜法探究了石岐河水中磺胺類抗生素的污染特征，為中山市內河水環境中抗生素的毒性風險管理和生態環境安全提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 點位布設與樣品采集

根據河流水文條件、地質地貌、沿岸水體功能等重要因素在石岐河整條流域上科學地布設20 個監測采樣點位，見圖1。

圖1 內河水體采樣斷面示意圖（圖中數字為采樣點位編號）

采樣時間選擇河流的枯水期，具體時間為2021 年1 月，共20 個監測采樣點位，樣品的采集過程嚴格按照HJ/91 的規定進行，每個采樣點用5 L 棕色采樣瓶采滿水樣，樣品滿瓶采集后封口，4 ℃下避光冷藏運輸和保存，于一周內完成預處理和測定。

1.2 抗生素分析方法

1.2.1 試劑

目標試劑為17 種磺胺類抗生素：磺胺嘧啶、磺胺間二甲氧嘧啶、磺胺間甲基嘧啶、磺胺二甲（基）嘧啶、磺胺甲噻二唑、磺胺甲基異噁唑、磺胺噻唑、磺胺氯噠嗪、三甲氧芐胺嘧啶、磺胺甲氧噠嗪、磺胺吡啶、磺胺鄰二甲氧嘧啶、磺胺二甲異惡唑、苯酰磺胺、磺胺喹惡啉、磺胺醋酰、磺胺苯吡唑，標準品均購置Alta Scientific，純度≥98%。色譜純甲醇購置Thermo Scientific。

1.2.2 標準溶液配制

分別稱取各標準品10.0 mg，用甲醇溶解并定容于5 mL 容量瓶中，配制單標儲備液（2 mg/mL），置于-18 ℃冰箱中避光保存備用。使用時，取適量各單標儲備液，用V（水）∶V（甲醇）=95∶5 甲醇水溶液進行稀釋，配制成所需濃度的混合標液。

1.2.3 樣品前處理

樣品通過固相萃取進行預處理。量取500 mL 水樣于1 L 燒杯中滴加氨水將水樣的pH 值調至12.0。緩慢加入250 mg 金屬螯合劑EDTA 二鈉并充分混勻。用15 mL 甲醇以5 mL/min 的流速淋洗HLB 柱以達到激活目的，淋洗液丟棄，隨后用10 mL 具有相應pH 值的純水平衡，并保持固相萃取柱濕潤。隨后以12 mL/min 的流速濃縮上述水樣，加入15 mL 純水洗脫兩次，最后氮吹20 min，除去其中的水分，以2 mL/min的流速用2.5 mL 甲醇洗脫。收集洗脫液，用Na2SO4除水。使用氮吹儀干燥洗脫液，水浴溫度設置為40 ℃，調整氮氣吹掃氣流，使液位稍微晃動。用0.22 μm 濾膜過濾濃縮至1 mL，待測試。

采用超高效液相色譜-三重四極質譜法分析。流動相A 為水相（0.1%甲酸），流動相B 為乙腈（0.1%甲酸，針洗溶液與甲醇和水（體積比1∶1）混合。柱溫40 ℃，流速0.4 mL/min，進樣量10 μL 質譜采用MRM。

2 結果與分析

2.1 抗生素的檢出率

在20 個監測點位中，7 種磺胺類抗生素被檢出，分別是磺胺嘧啶、磺胺間甲基嘧啶、磺胺甲基異噁唑、磺胺氯噠嗪、磺胺二甲異惡唑、苯酰磺胺、磺胺喹惡啉，檢出率分別為75%、80%、100%、80%、100%、100%和100%。就空間檢出率而言，1#、2#、16#和17#的檢出率為30%；其次為11#和14#的檢出率為25%，其余14 個監測點的檢出率均為35%。如圖2 所示。

圖2 內河磺胺類抗生素檢出率

2.2 抗生素的質量濃度特征

在內河水體中，磺胺類抗生素質量濃度范圍24.64～97.00 ng/L，其中各監測點位的磺胺甲基異噁唑和磺胺嘧啶質量濃度存在明顯區域差異，磺胺甲基異噁唑最大值為69.96 ng/L，磺胺嘧啶質量濃度存在異常最大值為10.48 ng/L，其余磺胺類抗生素質量濃度均在10.00 ng/L 以內，且各監測點位不存在明顯的區域差異。就各種磺胺類抗生素質量濃度平均值而言，呈現出磺胺甲基異噁唑（18.78 ng/L）＞磺胺氯噠嗪（7.16 ng/L）＞磺胺間甲基嘧啶（7.12ng/L）＞苯酰磺胺（6.52 ng/L）＞磺胺二甲異惡唑（3.26 ng/L）＞磺胺喹惡啉（1.19 ng/L）＞磺胺嘧啶（0.94 ng/L）的趨勢。如圖2和圖3 所示。

圖3 各采樣點磺胺類抗生素的組成占比

2.3 抗生素的空間分布

就采樣點位空間分布而言，如圖3 所示，磺胺類抗生素質量濃度呈現了中部高兩端低的特點，在8#達到最高峰。這可能與河流中部附近存在水產養殖場、工業園區、污水處理廠、居民聚居地、園林種植園、等工農業污水排放點相關。

就采樣點位質量濃度而言，8#的磺胺類抗生素質量濃度最高，達97.00 ng/L，磺胺甲基異噁唑是主要的抗生素，質量濃度高達69.96 ng/L，占該采樣點位總質量濃度的72%，且存在明顯區域差異；其次是12#和13#，磺胺類抗生素質量濃度分別為76.68 ng/L 和65.52 ng/L，磺胺甲基異噁唑同樣是主要組成成分，質量濃度高達50.76 ng/L 和40.4 ng/L，占該采樣點位總質量濃度的66%和62%。磺胺嘧啶濃度存在明顯區域差異，17#磺胺嘧啶質量濃度存在異常，最大值為10.48 ng/L。是其他采樣點位質量濃度均值的10 倍。8#落在居民聚居地，河兩邊還有一大型生豬交易市場和兩家醫院；12#與13#位于污水處理廠及大片工業園區附近；17#附近存在一個大型的蝦苗場。因此可以推斷出，內河水環境中磺胺類抗生素的主要污染源來自養殖業動物排泄物廢水、工業廢水、醫療廢水或藥物廢水和污水處理不當等導致的生活污水排放。

3 結論

1）中山市內河水體中磺胺類抗生素的檢出率及其空間分布存在較大差異，水體中磺胺類抗生素以磺胺甲基異噁唑、磺胺間甲基嘧啶、磺胺氯噠嗪、苯酰磺胺為主，除磺胺甲基異噁唑檢出率為80%，其余檢出率均為100%。

2）中山市內河水體中磺胺類抗生素濃度呈現顯著的空間分布特征，整體呈現中間高兩邊低的趨勢。抗生素在該水域存在顯著富集性現象，且富集原因與醫療廢水、污水處理廠、工業廢水、水產養殖場等工農業排水點有關。

3）現有的技術不足以有效控制磺胺類抗生素造成的污染問題，建議加強磺胺類抗生素相關指標的管控和標準研究，以用來支撐抗生素在環境管理方面的需求。同時加強地區監管，從源頭上減少磺胺類抗生素的使用和排放。