紅樹林濕地沉積物對河口水體中典型磺胺類抗生素鎖定能力的比較研究.pdf

1、作為陸地污染物進(jìn)入海洋的屏障，紅樹林已然成為眾多典型污染物匯聚的場所之一。近年來，海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的大肆興起更是加重了抗生素在紅樹林區(qū)的直接污染。鎖定態(tài)是控制土壤抗生素歸宿的主要因素，具有環(huán)境存在時間長，危害大等特點(diǎn)，可通過再釋放重回到環(huán)境中，對環(huán)境造成長期危害。對典型磺胺類在紅樹林群落沉積物中鎖定能力的研究對于探索抗生素在紅樹林區(qū)的環(huán)境行為和紅樹林濕地抗生素污染控制及修復(fù)功能評估具有現(xiàn)實(shí)意義。本文選取了12種水產(chǎn)、禽畜及人用較為頻繁的典型磺

2、胺類藥物，分別為磺胺甲噻二唑(sulfamethizole，SMT)、磺胺二甲基異嘧啶(sulfaisodimidine，SIM)、磺胺噻唑(sulfathiazole，STZ)、磺胺吡啶(sulfapyridine，SPD)、磺胺對甲氧嘧啶(sulfamethoxydiazin，SMD)、磺胺氯達(dá)嗪(sulfachlorpyridazine，SCP)、磺胺間二甲氧嘧啶(sulfadimethoxypyrimidine，SDP)、磺胺喹

3、惡啉(sulfaquinoxaline，SQA)、磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole，SMX)、磺胺嘧啶(Sulfadiazine，SD)、磺胺甲嘧啶(Sulfamerazine，SMZ)、磺胺二甲基嘧啶(sulfadimidine，SDM)，依托九龍江口秋茄紅樹林濕地，分析了這12種磺胺類抗生素在不同林齡秋茄紅樹林群落沉積物以及紅樹林群落與互花米草和短葉茳芏群落沉積物間的易提取態(tài)和鎖定態(tài)含量，通過比較研究，以探討群落林齡及群

4、落類型對沉積物磺胺類的鎖定能力差異及影響因素。主要研究成果如下:
　　(1)為了便于準(zhǔn)確分離磺胺類痕量的賦存形態(tài)，本研究基于攪拌餅固相萃取技術(shù)(SCSE)建立了SCSE-HPLC-MS/MS對潮灘間隙水中痕量磺胺類的檢測方法，以及MAE-SCSE-HPLC-MS/MS對沉積物痕量磺胺類的檢測方法。通過對方法的驗證表明，SCSE-HPLC-MS/MS對潮灘間隙水中痕量磺胺類的檢測方法具有較好的動態(tài)線性范圍(R2＞0.99，除了SIM

5、)，檢出限(LODs)和定量限(LOQs)分別在0.0012-0.010μg/L和0.0040-0.033μg/L內(nèi)，精密度較好(RSD均＜10％)，其回收率在72-110％內(nèi)，重現(xiàn)性RSDs均小于12％，具有較好的回收率和重現(xiàn)性。MAE-SCSE-HPLC-MS/MS對沉積物痕量磺胺類的檢測方法同樣也具有較好的動態(tài)線性范圍(7種目標(biāo)物R2＞0.99，其余5種R2＞0.97)，檢出限(LODs)和定量限(LOQs)分別在0.0020-0

6、.0100μg/kg和0.0069-0.0335μg/kg之間，加標(biāo)回收率在65.0-127.0％內(nèi)，重現(xiàn)性RSDs均小于15％，具有理想的回收率和較好的重現(xiàn)性。兩個方法均可很好地滿足潮灘間隙水和沉積物環(huán)境中痕量殘留磺胺類的檢測要求。
　　(2)利用上述建立的方法，本研究在不同林齡的秋茄紅樹林區(qū)沉積物中共檢出11種磺胺類抗生素（僅STZ未檢出），檢出各磺胺賦存總濃度范圍9.18-1358.54ng/kg，其中，鎖定態(tài)濃度(2.36

7、-874.29 ng/kg)占到總濃度的24.83-73.24％。在對應(yīng)的潮灘間隙水中檢出的5種磺胺類(SMT、SCP、SMX、SDM和SD)，其濃度為1.73-15.69 ng/L，顯著低于沉積物中鎖定態(tài)濃度和總濃度。結(jié)果還表明，林齡增加顯著促進(jìn)秋茄紅樹林沉積物對磺胺類鎖定能力。對三種林齡秋茄紅樹林沉積物理化性質(zhì)和鎖定態(tài)濃度的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明，沉積物理化性質(zhì)對不同林齡沉積物中磺胺類的鎖定表現(xiàn)出不同程度的促進(jìn)作用，在pH

8、、含水率和大團(tuán)聚體上表現(xiàn)的較強(qiáng)。
　　(3)通過對秋茄紅樹林、互花米草群落、短葉茳芏群落和光灘四種濕地沉積物分析，這四種濕地類型的沉積物中共檢出6種磺胺類(SD、SDM、SMX、SCP、SQA和SMT)，檢出濃度在7.31-195.81 ng/kg間，其中，易提取態(tài)僅檢出2種，檢出濃度在1.88-15.33 ng/kg間，鎖定態(tài)共檢出6種，檢出濃度在7.31-195.81 ng/kg間。對4種不同濕地沉積物在不同空間差異上對磺胺類

9、鎖定能力影響的分析結(jié)果表明，不同群落和不同沉積物層對磺胺類在沉積物中的鎖定能力具有顯著影響。沉積物層深度對磺胺類鎖定能力的影響整體表現(xiàn)為0-15 cm(440.16 ng/kg)＞15-30 cm(317.90 ng/kg)＞30-45 cm(286.89 ng/kg)。對不同群落沉積物磺胺類鎖定態(tài)濃度和沉積物理化因子進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析的結(jié)果表明，大團(tuán)聚體和含水率對不同群落沉積物中磺胺類鎖定能力的促進(jìn)更為顯著。
　　(4

10、)對所有樣點(diǎn)和理化因子PCA和CCA的分析結(jié)果表明，磺胺類在不同林齡秋茄紅樹林群落和不同鹽沼植物群落沉積物中的鎖定能力整體呈現(xiàn)紅樹林＞互花米草≈光灘＞短葉茳芏的規(guī)律。PCA分析結(jié)果表明，pH、大團(tuán)聚體和含水率表現(xiàn)出對沉積物中磺胺類鎖定較強(qiáng)的促進(jìn)作用。
　　本文的研究結(jié)果將有助于進(jìn)一步深入認(rèn)識磺胺類抗生素的賦存與鎖定機(jī)制，為深入分析紅樹林濕地抗生素環(huán)境行為、污染歸宿和轉(zhuǎn)化提供科學(xué)參數(shù)，對提高紅樹林濕地在凈化養(yǎng)殖污水的生態(tài)服務(wù)功能提供