抗生素污染现状及生态环境效应.ppt

污染生态化学 以抗生素为例 讲解 马源甫 2018 抗生素 是指由微生物 包括细菌 真菌 放线菌属 或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物 能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质 广泛应用于人类及动物的疾病防治 农业生产 畜牧及水产养殖等领域 1 随着全球人口数量的增加和对动物蛋白需求的增长 全球抗生素总消费量仍在逐年增加 就目前我国使用抗生素的情况 在2013年时就远远超过欧美等发达国家 中国162000吨 英国1060吨 美国17900吨 可以说我国无论在人用抗生素或者兽用抗生素方面 都存在抗生素滥用现象 2 介绍 人类发现并大规模研发抗生素以来 导致大量的抗生素被排入地表水环境根据抗生素的来源和受用对象 可将水环境中抗生素的来源归纳为制药企业废水 养殖废水和生活污水 许多抗生素由土壤细菌产生 自然环境中本身存在一定的背景值 这就是抗生素的自然来源 人类发现抗生素之前 天然来源抗生素处于动态平衡 现今 还没有沉淀物和水生环境中天然抗生素污染的调查报告 生态系统抗生素的来源 自然来源 人为原因 抗生素生产 养殖业 人类医用 工业废水 污水处理厂 粪便 土壤 人类 水生生物 地表水 饮用水 地下水 沉积物 图1抗生素在生态环境中的来源与归趋 水体已成为环境中抗生素最重要的归宿地之一 低浓度的抗生素及其代谢产物在水体中就会诱导产生抗性基因 对水生生物及人类产生潜在的毒性效应 水环境中的抗生素反应迁移转化 抗生素进入地表水环境后 受物理 化学和生物作用的综合影响 其行为变化十分复杂 水体中的抗生素可分为溶解态和结合态 溶解态抗生素可发生吸附 光解 水解和生物降解等反应 溶解态抗生素被悬浮颗粒物吸附后形成结合态 某些抗生素被吸附之后还能发生一定程度的解吸 重新形成溶解态 结合态的抗生素可能发生沉降或再悬浮 此外 溶解态和结合态的抗生素在水流作用下进行扩散 图2抗生素在水体中的反应迁移过程 水环境中抗生素污染 抗生素通常与水体污染物共存 比如内分泌干扰物 这些污染物同时存在 会形成复合污染同时抗生素的形态和毒性会有影响 养殖业畜禽粪便和废水是重要的抗生素污染源 由于在养殖业中砷 铜等重金属也通常被用作饲料添加剂 而不恰当的畜禽粪便管理可以导致环境中重金属和抗生素的复合污染 抗生素的迁移转化与其毒性大小有关 酶在生物体中起着很重要的作用 抗生素进入机体后 一方面在酶的催化作用下进行代谢转化 另一方面也酶的活性改变 01 抗生素抑制或杀灭细菌 真菌等病原体 进入环境后对微生物群落和具有相同或类似靶器官低等生物有毒害作用 02 微生物和低等生物作为生态系统的基础 被破坏后直接影响生态平衡 03 抗生素通过生物富集在食物链或食物网中 最终对高等生物构成潜在的威胁 环境残留抗生素的生态效应 多拉霉素影响双翅目昆虫的数量 环丙沙星和甲氧苄啶对甲虫幼虫的成活率有明显影响 红霉素抑制反硝化细菌活性 影响生态系统氮循环 土霉素会降低土壤微生物群落的功能多样性 多数抗生素对藻类 水蚤 鱼类等水生生物有毒性 低浓度的抗生素残留会在环境中产生诱导抗性基因 在食物网中传播 威胁人类的健康 抗药性金黄葡萄球菌感染 生态效应 抑制细胞壁的合成 与细胞膜相互作用 干扰蛋白质的合成 抑制核酸的转录和复制抑制 对细菌的作用过程 抗生素滥用对人体的危害 滥用抗生素会导致肝肾功能损害 菌群失调 抗生素相关性腹泻 以及细菌的耐药性增加 二重感染 甚至是延误病情导致死亡等严重不良反应的发生 过多的使用抗生素导致了许多药物无法治疗的 超级感染 如抗药性金黄葡萄球菌感染等 还会对抑制人体骨骼造血功能 一方面 可逆的各类血细胞减少 另一方面 是出现不可逆的再生障碍性贫血 虽然少见 但死亡率高 检测方法 01 02 03 04 推流模型 逸度模型 PhATE模型 WASP模型 主题 适用于拥有单一点源污染的小型河流 并且强调了水力学参数是影响水体中污染物迁移的主要因素 即水体中污染物的浓度主要受河流流量控制 WASP模型是一个动力学箱式模型 常被用于模拟河流 湖泊 水库以及近海水域的水质变化 也可用于一维 二维和三维的水质模拟 逸度模型基于逸度概念 根据质量平衡原理 描述化合物在环境系统中的行为 浓度 质量分布 反应特征及持久性 从而对污染物的归趋进行解释和预测 最早用于美国11个流域内药物浓度的模拟 模型运行前 需要对研究流域进行分割 基于质量守恒公式 PhATE模型可以预测每段研究区内药物的归趋情况 水质模型 谢谢