再生水入渗过程抗生素及抗性基因的分布及关联性分析

发布时间：2020-06-26 18:04

【摘要】：近年来,利于再生水入渗补给地下水得到了较为广泛的应用,但随着水量的补给,再生水中残余的污染物质可能会对地下水带来风险。明晰抗生素及抗性基因在再生水及地下水中的污染状况,对于环境风险评估及管理有重要的意义。环境中抗生素的浓度多在纳克至微克水平,建立准确可靠的测试方法至关重要。基于固相萃取-超高效液相色谱串联质谱技术,建立了同时测试4大类(四环素类、磺胺类、氟喹诺酮类及大环内脂类)共20种抗生素的前处理及仪器分析方法,该方法对地下水样品的回收率为62.7-107.5%,方法检出限为0.1-1.1 ng/L,定量限为1.0-2.0 ng/L,满足地下水中抗生素的测试要求。对全国不同片区典型城市中的再生水利用情况进行调研,筛选出15个不同城市中的再生水入渗场地进行实地调研及采样分析,再生水及地下水样品中,共有20种抗生素及13种抗性基因被检出。15个城市中,再生水中抗生素的浓度为212-4035 ng/L;地下水中抗生素的浓度为19-1270 ng/L。水样中抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)分布都表现出了一定的地区差异,北方地区氟喹诺酮类抗生素含量较高,而南方地区磺胺类抗生素含量较高;北方地区再生水中抗性基因的绝对量均高于南方地区。氟喹诺酮类、磺胺类抗生素是样品中含量最高的两类抗生素;而磺胺类抗性基因sul1和sul2是样品中丰度最高的ARGs。生态风险评估结果表明,磺胺甲恶唑、红霉素和氧氟沙星是再生水及地下水中位列前三的高风险物质,需要在补给地下水前加以控制。统计学分析表明,水体中的某些抗生素、营养类无机盐、金属离子及农药均与ARGs显著相关。对潮白河入渗场地长期监测表明,入渗区域内再生水及地下水中抗生素与ARGs显著相关,且ARGs相对丰度与1型整合子丰度显著相关,表明ARGs的丰度极大地依赖整合子的存在。再生水中抗生素及ARGs随时间有所衰减。浅层地下水中,抗生素及ARGs沿地下水流向也存在一定程度的衰减。长期场地试验表明再生水入渗对浅层地下水中抗生素及ARGs的存在水平有影响。入渗区域内地下水中抗生素与ARGs呈季节性变化,枯水期地下水中抗生素的残留浓度较高,丰水季地下水中ARGs水平较高。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X523

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本文编号：2730692