四环素类抗生素在我国水环境污染现状及其对水生生物的毒性研究进展

综述了近年来我国水环境中四环素类抗生素的污染现状及其对水生生物的毒性效应的研究进展。总体而言,四环素类抗生素在我国的生产和使用量较大且缺乏相应的排放标准,导致四环素类抗生素在我国水环境污染情况严峻;高浓度的四环素类抗生素急性暴露对水生生物具有一定的致死和亚致死效应,在环境浓度长期暴露下会影响水生生物的正常生长。目前对四环素类抗生素生态毒性的研究还有一些不足之处,例如,对四环素类抗生素与其它污染物的联合暴露及其降解产物的毒性的了解有限,尚需更多研究以全面地评价四环素类抗生素在环境中的风险。     

四环素类抗生素污染水体的微生物修复

四环素残留在多种环境介质中经常被检测到,其可以诱导微生物产生抗生素抗性基因。微生物降解去除四环素具有成本低、环境友好等优点,是一种很有前途的方法。综述了微生物降解四环素的研究进展及其影响因素,阐述了人工湿地(CWs)和生物偶联法降解四环素处理系统的具体应用。     

UV/K_2S_2O_8耦合降解四环素研究

研究了UV/K_2S_2O_8体系对水中四环素的降解效果。首先对比了该反应体系与UV氧化、单独K_2S_2O_8氧化对四环素的处理效果,结果表明UV能有效活化分解K_2S_2O_8,能有效去除水中的四环素。同时探讨了四环素初始浓度、K_2S_2O_8投量、反应时间、溶液初始pH对降解效果的影响,结果表明,在最佳条件下四环素的降解率达100%。同时实验结果表明,UV/K_2S_2O_8体系对四环素的降解过程符合一级动力学规律。最后探讨了UV/K_2S_2O_8技术降解四环素的机理。     

四环素类抗生素微观分子特性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),选用B3LYP/6-311G (d,p)计算水平,对四环素、金霉素、地霉素、多西环素以及土霉素等四环素类抗生素进行理论模拟与计算,并对其结构参数、以及构型全优化后的震动频率、前线分子轨道能级、电荷分布等分子特性进行模拟预测与分析。预期为四环素类抗生素的亲核反应位点研究提供重要的理论依据,为今后对四环素类抗生素分子构型及其微观特性提供重要的理论依据,同时为抗菌谱广、抗菌活性强并具备较好耐药菌抗生素的寻找提供了理论基础。     

四环素的降解产物分析及分子机制研究

四环素类抗生素,因其在环境中的残留会导致动植物产生慢性毒性、耐药性等毒副作用,乃至对生态、人类健康产生危害,成为典型的环境污染物。采用何种方法处理环境中残留的四环素类抗生素并实现其资源化利用已成为国内外的研究热点。本文主要针对近年来四环素类抗生素的降解进行研究,分别讨论四环素的主要降解方法,影响因素,并对其降解产物及分子机制进行解析。旨在为研究此类抗生素的降解机理提供参考依据,并为我国其他种类抗生素废渣、废水等的综合治理,提供可借鉴的思路和方法。     

畜禽粪便中四环类抗生素的残留和环境行为

我国畜禽养殖业很发达,畜禽粪便中残留的四环素类抗生素的污染对生态环境构成了巨大的潜在威胁。针对这种状况,本文总结了我国四环素类抗生素在畜禽粪便中的残留状况及其进入环境的途径,并概述了其在环境中的迁移和降解状况。     

四环素类抗生素在土壤环境中的残留及环境行为研究进展

四环素类抗生素因具有预防疾病与促生长作用而被广泛应用于临床与养殖业中,进而会通过各种途径(有机肥施用、污水灌溉)进入土壤,并在土壤环境中长时间累积。在介绍此类抗生素基本性质及结构的基础上,针对此类抗生素在土壤中的残留状况及各种环境行为(吸附和解吸、降解、迁移)进行了论述,并简要概括了其对土壤微生物、动物、植物的危害,重点介绍了四环素类抗生素在土壤中的吸附、降解和淋溶行为及影响因素,以期为这类抗生素带来的生态风险评估及控制提供参考依据。     

曝气人工湿地深度处理污水处理厂尾水中四环素的研究

采用陶粒、沸石和矿渣复合基质的人工湿地系统处理污水处理厂的尾水。考察了不同曝气位置、曝气量和水力负荷对系统运行效果的影响，研究了不同进水浓度对四环素的去除效果以及三种基质对四环素的吸附特性。结果表明，人工湿地的中段采用2.55 m³/h的曝气量，水力负荷0.48 m³/(m²·d)、四环素进水浓度200μg/L时，四环素的去除效率高达97.36%。三种基质中炉渣对四环素的吸附效果最佳，吸附平衡量约为2 943 mg/kg，吸附过程符合拟一级动力学，等温吸附过程符合Freudlich模型。     

母乳中四环素类抗生素及其代谢产物的检测方法研究进展

四环素属广谱抗生素,哺乳期妇女易暴露于多种四环素环境中,长期接触不仅会影响哺乳期妇女自身的健康,而且会通过母乳传递给婴幼儿,影响或干扰其正常发育,对其健康成长构成威胁。目前,常见的四环素类抗生素及其代谢产物的检测方法有高效液相色谱法、液质联用法、薄层色谱法、毛细管电泳法、分子发光法等。本文对母乳中四环素及其代谢物的相关检测技术的前处理及分析方法进行了比较与阐述,以期为相关研究人员提供参考和借鉴。     

UiO-66-NH2改性正渗透膜对四环素及基因的去除研究

采用界面聚合法将UiO-66-NH₂颗粒引入活性层中,制备基膜为热塑性聚氨酯（TPU）/聚砜（PSF）的复合正渗透膜,并对其性能进行表征。以0.5 mol/L磷酸氢二铵作为汲取液进行正渗透测试。进料液分别选取四环素和四环素耐药基因作为污染物,通过测试研究该膜在不同负载量下分别对四环素和四环素耐药基因的去除性能影响。此外,选取最佳负载量的膜为研究对象,研究不同抗生素浓度对其去除性能的影响。研究表明,相比于未改性的膜,负载了颗粒的膜的渗透性能和去除污染物性能增加。在0.075%负载量时,该膜的渗透性能最高,分别达到了58 L/（m²·h）和68 L/（m²·h）,并且具有较好的选择性能。膜性能的提升与颗粒提升膜表面亲水性与带负电荷状态有关。     

吸附法脱除废水中四环素的研究进展

四环素(TC)是目前生产和使用量比较大的一种广谱抗生素,其化学性质较稳定且难以代谢而容易富集于土壤和水体中。抗生素的滥用不仅使细菌耐药性增加,而且会产生抗性基因并诱导产生超级细菌,因此对含TC废水的无害化处理刻不容缓。吸附法具有易操作、去除率高、经济、环保等优点,被广泛认为是一种高效去除抗生素方法。吸附法去除废水中四环素所用的吸附材料类型不同、种类繁多,本工作总结了炭质材料、金属有机框架材料和矿物材料这三类常用吸附剂,列举了上述材料对TC的吸附容量,分析了pH值、温度、离子强度和其他因素对TC吸附过程的影响。在此基础上,分析这三类材料吸附TC时不同吸附动力学和热力学模型的拟合情况,发现大多数材料的吸附动力学采用准二级动力学模型而吸附热力学采用Freundlich热力学模型能更好地描述其吸附过程。阐述了去除TC过程中所涉及的机理。对这三类材料吸附TC研究中存在的优势与不足进行比较,展望了今后的研究重点,为加快制备更经济、高效、可再生的TC吸附材料提供参考。     

A Comprehensive Insight into Tetracycline Resistant Bacteria and Antibiotic Resistance Genes in Activated Sludge Using Next-Generation Sequencing

In order to comprehensively investigate tetracycline resistance in activated sludge of sewage treatment plants, 454 pyrosequencing and Illumina high-throughput sequencing were used to detect potential tetracycline resistant bacteria (TRB) and antibiotic resistance genes (ARGs) in sludge cultured with different concentrations of tetracycline. Pyrosequencing of 16S rRNA gene revealed that tetracycline treatment greatly affected the bacterial community structure of the sludge. Nine genera consisting of Sulfuritalea, Armatimonas, Prosthecobacter, Hyphomicrobium, Azonexus, Longilinea, Paracoccus, Novosphingobium and Rhodobacter were identified as potential TRB in the sludge. Results of qPCR, molecular cloning and metagenomic analysis consistently indicated that tetracycline treatment could increase both the abundance and diversity of the tet genes, but decreased the occurrence and diversity of non-tetracycline ARG, especially sulfonamide resistance gene sul2. Cluster analysis showed that tetracycline treatment at subinhibitory concentrations (5 mg/L) was found to pose greater effects on the bacterial community composition, which may be responsible for the variations of the ARGs abundance. This study indicated that joint use of 454 pyrosequencing and Illumina high-throughput sequencing can be effectively used to explore ARB and ARGs in the environment, and future studies should include an in-depth investigation of the relationship between microbial community, ARGs and antibiotics in sewage treatment plant (STP) sludge.     

A review on pollution situation and treatment methods of tetracycline in groundwater

ABSTRACT

Tetracycline antibiotics (TCs) are widely used all over the world in recent decades. TCs are a family used as broadspectrum antibiotics and animal veterinary drugs. Among the TCs, tetracycline (TC) is the most use. Due to the rapid development of antibiotics industry, the dosage standards of TC are not yet clearly defined in most countries and regions. TC is hard to degrade in living organisms and can even be converted to more toxic substances. The overuse and wanton discharge of TC, also caused serious pollution of groundwater. This article attempts to summarize the latest knowledge on the nature, sources, pollution status, the impact on water environment toxicity of TC respectively. Meanwhile, there are many technologies to remove TC. This paper mainly included 12 kinds of degradation methods, including photodegradation, microbial removal, adsorption, electrochemical and sludge digestion. This review will provide a reference for the study of the basic properties and removal methods of TC.     

生物炭/地聚物复合膜的制备及其对四环素的去除

以碱木质素、偏高岭土、矿渣为原料,通过原位炭化同步自活化的方法制备了一种低成本、易回收、绿色无污染的生物炭/地聚物复合膜（BC/GM）用于催化H₂O₂产生?OH以降解水中的四环素。通过SEM、XRD、FTIR、XPS等一系列的表征手段分析了BC/GM的形貌结构和理化性质,并且探究了水玻璃模数、碱木质素溶液添加量、煅烧温度对BC/GM催化H₂O₂降解盐酸四环素效率的影响。结果表明,地聚物无机膜（GM）不仅充当了一种便于生物炭回收利用的多孔载体,防止生物质前体直接炭化结焦,而且有助于碱木质素前体在原位炭化过程中实现同步自活化;在水玻璃模数为1.2、碱木质素溶液添加量为0.2 mL、煅烧温度为600℃时,BC/GM催化H₂O₂降解盐酸四环素的去除率达到了92.55%,比纯生物炭作为催化剂时提升了近40%。BC/GM具有更高的比表面积和更丰富的含氧官能团,有助于催化H₂O₂产生?OH,从而实现盐酸四环素的高效降解。     

Pore size regulation of BN fibers and its effect on tetracycline adsorption

The environmental hazards caused by antibiotics are becoming more and more serious, especially tetracycline antibiotics, which not only destroy the water balance, but even threaten people's lives. Therefore, the hierarchical micro-mesoporous boron nitride (BN) fibers with high adsorption capacity were prepared by in situ synthesis. The results indicated that the pore size extremes of the hierarchical micro-mesoporous BN fibers were distributed at 1.2, 2.9, and 23.4 nm, and the total pore volume reached 0.295 cm³/g. Importantly, mesopores were conducive to diffusion while microporous structure was conducive to capture the tetracycline molecules. The maximum adsorption capacity of hierarchical porous BN fibers for tetracycline reached 870.29 mg/g, which was 1.99 times the maximum adsorption capacity reported in the existing literature. This was attributed to the synergistic enhancement between the mass transfer trapping effect and the intermolecular bonding in the BN fibers, which enabled the vertical adsorption of tetracycline molecules on the surface and between the layers of the BN molecules. In addition, the adsorption removal rate of the hierarchical porous BN for tetracycline was still as high as 99.93% after reusing five times. This hierarchical micro-mesoporous BN fiber has broad application prospects in the fields of antibiotic adsorption and water purification.     

Preparation of Pd/PANI/ITO composite electrode and its degradation of tetracycline wastewater

In order to treat antibiotics organic pollutants in the water environment, the Pd/PANI/ITO composite electrode was prepared by the galvanostatic electrodeposition method in this paper. The surface morphology and electrocatalytic activity of the electrode were analyzed and tested. Using the degradation rate of electrocatalytic tetracycline wastewater as an indicator, the optimal parameter conditions for preparing the composite electrode were screened out: the optimal deposition current of PANI was 2 mA, and the deposition time was 10 min. The optimal deposition current for Pd is 2 mA, and the deposition time is 10 min. The optimal current for the degradation of tetracycline wastewater is 10 mA, and the relationship between the degradation current and the degradation time conforms to the pseudo-first-order reaction kinetics. The existence of ·OH in the degradation process of tetracycline was verified by the coumarin fluorescence detection technology. Finally, the degradation process of tetracycline wastewater is analyzed. The results show that the intermediate products produced during the degradation of tetracycline are gradually cleavage of tetracycline molecules, and they are eventually converted into CO₂ and H₂O.     

Brij30/β-FeOOH/GO复合材料的可控构筑及其对盐酸四环素吸附性能

抗生素滥用已经成为全世界面临的公共卫生问题,去除环境中残留的抗生素刻不容缓。采用聚氧乙烯月桂醚(Brij30)对β-FeOOH进行表面改性,辅助水热法制备Brij30/β-FeOOH/GO复合材料。通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、红外光谱仪(FT-IR)和Zeta电位对其组成及微观结构表征。考察了吸附剂投加量、溶液的pH值和共存离子对盐酸四环素(TCH)吸附性能的影响,研究了吸附机理。结果表明,在优化反应条件(Brij30/β-FeOOH/GO投加量0.01 g、溶液pH=5、吸附10 h、TCH初始浓度40 mg/L)下,吸附量达65.97 mg/g,吸附行为符合伪二级动力学方程和Freundlich吸附等温线模型,属于化学吸附并存的多分子层吸附。存在的吸附机理为π-π键堆积、氢键结合、螯合作用和电荷转移。     

Fenton和类Fenton技术处理水中盐酸四环素试验研究

为了对比研究Fenton和EDTA-Fe~(3+)、 Fe~(3+)、 Fe~(6+)类Fenton试剂对盐酸四环素的氧化效果,考察了pH值、反应时间、 H_2O_2与铁离子的物质的量比、试剂投加量对盐酸四环素处理效果的影响。结果表明,pH值对EDTA-Fe~(3+)类Fenton氧化效果影响较小,Fenton、 Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton技术最适pH值范围分别为3~5、 4~7和4。Fenton反应速度最快,20 min基本稳定,其次是EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应,Fe~(6+)类Fenton反应速度最慢。Fenton、Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为10∶1, EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为13∶1。在最优试验条件下,盐酸四环素的降解效率依次为:Fenton> Fe~(3+)类Fenton> EDTA-Fe~(3+)类Fenton> Fe~(6+)类Fenton;4种反应试剂对COD_Cr的去除效率均不高,处理效果最好的是Fe~(3+)类Fenton试剂,COD_Cr去除率为21.4%,而EDTA-Fe~(3+)类Fenton处理后COD_Cr浓度高于进水。紫外-可见吸收光谱表明盐酸四环素在4种反应体系中均迅速下降,有小分子产物生成。4种试剂处理后出水色度均较高,后续需要脱色处理。     

介质阻挡放电等离子体反应器降解盐酸四环素

采用介质阻挡放电等离子体反应器降解盐酸四环素（TC）,研究了输入功率、放电间距、气体流量、初始浓度等参数对盐酸四环素降解效果的影响,结果表明当输入功率为1.3 W,放电间距为2.5 mm,气体流量为150 ml·min^-1,初始浓度为100 mg·L^-1时降解效果最好,放电处理30 min盐酸四环素的降解率达到92%。动力学研究表明盐酸四环素的降解过程符合拟二级动力学方程。检测了降解过程中生成的中间产物,提出了盐酸四环素的降解路径与机理。     

有机磁性膨润土对环丙沙星和四环素的吸附性能

为了提高磁性膨润土（magnetic bentonite,MB）的磁分离性能,达到高效去除抗生素的目的,本文采用羧甲基纤维素（sodium carboxymethyl cellulose,CMC）和壳聚糖（chitosan,CS）相互作用所生成的有机共聚膜（chitosan/sodium carboxymethyl cellulose copolymer film,CC）对MB进行联合修饰,制得双有机修饰的有机磁性膨润土（magnetic bentonite/carboxymethyl cellulose-chitosen composite,MB-CC）,同时进行了MB-CC对环丙沙星（ciprofloxacin,CIP）和四环素（tetracyclines,TC）的吸附性能研究。表征结果表明,磁性Fe₃O₄纳米粒子和有机共聚膜CC成功地固定在MB上;经过CC改性,提高了Fe₃O₄的稳定性和对CIP及TC的去除性能。吸附结果表明,在pH为5、温度为25℃的条件下,MB-CC对CIP和TC的吸附容量（182mg/g和189mg/g）高于MB对CIP和TC的吸附容量（147mg/g和136mg/g）。经过5次循环,MB-CC对CIP和TC的去除率仍然保持在90%以上。与Freundlich模型相比较而言,CIP和TC在MB和MB-CC上的吸附行为更加符合Langmuir模型;吸附过程可由准二级动力学模型描述,说明吸附速率主要由化学吸附控制。MB-CC对CIP和TC的吸附机理主要包括孔扩散、阳离子交换和静电吸引作用。综上所述,MB-CC具有合成简单、高效等优点,是一种很有前途的抗生素废水去除方法。