毕业设计（论文）-典型抗生素类药物在洛阳水环境中的时空分布规律.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）典型抗生素类药物在洛阳水环境中的时空分布规律摘 要抗生素是由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物。在我国，抗生素使用量大，被广泛应用于人类、家畜及水产养殖中各种疾病的防治。由于我国对抗生素药品监管力度不足和消费者盲目使用，使我国人均抗生素药物用量明显高于世界平均水平，药物滥用十分严重。大量排入水体的抗生素，又造成细菌耐药性的增强和环境雌性化，这种现象引起国际环境科学界的广泛关注。针对这一点，结合洛阳地区的地表水环境，选取多西环素和红霉素作为检测重点，监测洛阳水域的抗生素的时空分布，建立抗生素检测的kpi指数。对于抗生素的检测，本课题采用超效液相色谱与质谱联用技术(uplc/ms)。监测结果表明，洛阳地区水环境中的典型抗生素类药物含量为：红霉素0.04748ug/l0.10451ug/l，多西环素0.01777ug/l0.16159ug/l；伊川鸣皋镇，栾川汤营镇两地的抗生素类药物的含量明显高于其他地区，而洛龙区的两个采样点的水样中抗生素类药物的整体含量较低，显示出了洛阳水环境中抗生素类药物存在局部性污染。关键词：典型抗生素，洛阳，时空分布，液相色谱质谱法 concentration and distribution of selected antibiotics in aquatic environment of luoyang cityabstract antibiotics are produced by microorganisms or higher plants and animals in their life process, which are resistant to pathogens or other activity. in china, the use of antibiotics is large, which is widely used in the prevention and treatment of various diseases in humans, livestock and aquaculture. as our country is lack of supervision about antibiotic drugs, consumers are blind use of antibiotic drugs, chinas per capita amount of antibiotics is significantly higher than the world average, drug abuse is very serious. the large number of antibiotics in the water results in the enhancement of bacterial resistance and environmental feminization. this phenomenon is caused by the widespread concern of the international environment for the scientific community. in china, due to the study of the antibiotic is mostly limited to the improvement of pharmaceutical wastewater treatment process, the study for the environmental hazards of antibiotics is obviously insufficient. in this paper, detect doxycycline and erythromycin in the water environment in the luoyang area, make the spatial and temporal distribution of of luoyang waters of antibiotics, and establish antibiotics detection kpi index. key words： selected antibiotics; luoyang city; concentration and distribution ; liquid chromatography mass spectrometry13目录前言1第1章 抗生素的概述31.1抗生素的概述31.1.1抗生素的类型31.1.2抗生素的代谢41.1.3抗生素作用机理51.2 国内外抗生素的用量51.3 使用问题和危害61.4 污染途径及来源81.5 选取抗生素的特征91.6本论文研究目的及工作量10第2章 洛阳市水环境的布点选择122.1 洛阳市水环境的布点122.1.1 布点原则122.1.2 布点结果12第3章 实验操作与设备143.1液相色谱质谱法实验原理143.2仪器与设备153.3试剂与标准溶液153.4色谱质谱条件163.4.1色谱条件163.4.2 质谱条件163.5液相色谱质谱法实验步骤173.5.1 水样预处理173.5.2标准溶液的制备17第4章 抗生素在洛阳水域探讨184.1 检测结果184.1.1 水样中红霉素与多西环素检测结果184.2 水样结果分析194.3 抗生素指数的建立194.4采用本指数法计算采用结果与分布图204.4.1洛阳市地表水中红霉素分布图224.4.2洛阳市地表水中多西环素分布图234.4.3洛阳市地表水中kpi指数分布图244.5与其他论文检测值的比较25结论26谢 辞27参考文献28附录29外文资料翻译32前言人类生活在充满化学品的世界，日常生活和工农业生产过程中都要接触化学物品。近年来，化学物品造成的污染，已引起国际环境科学界乃至公众的广泛关注。这些化学品污染事件，大多具有毒性大、含量微、易生物富集的特点。2001年5月通过的由127个国家联合签署的旨在全面禁止和限制pops的斯德哥尔摩公约，宣告人类对环境中有害化学品的重视及力图改善环境的决心。随着环境科学的发展，这种认识和决心不断加强。然而，与pops相比，我们在生活中接触最为频繁、用量最大的化学品药物与个人护理品（pharmaceuticals and personal products）在环境中的存在、行为及其可能造成的负面影响，则一直被忽视。特别是与个人生活、生产密切相关，在水产养殖、家禽饲养、食品加工等方面在广泛使用的抗生素类药物，只是在最近才引起国内外学者的关注1。目前，人类开发的各种药物已达50000余种。这些药物，除了用于人类疾病的治疗、防疫消毒外，还大量用作兽药、养殖业添加剂。作为代表的抗生素，全球每年的使用量已经超过20wt；与此同时，还有近50t抗生素用作兽药，约2.5t抗生素用作饲料添加剂。由此可见，这种药物的生产量和实际使用量是十分惊人的。在我国，现在大约生产1300种化学原料药，3000种西药。目前我国使用量、销售量列在前15名的药品中，有10种抗菌药物，全国住院病人使用抗菌药物的费用占药品总费用的50%以上。2000年，我国仅抗生素类药物生产量已达3.3wt，加上进口，实际使用量更大。随着人口的增长，老龄化趋势，抗生素的用量逐年增加。由于存在抗生素的使用误区，加上缺乏必要的药物管理和科学的指导，在我国抗生素滥用是非常严重。可以说，对于解决抗生素滥用问题，是刻不容缓的。细菌耐药性的不断增强和环境雌性化是当前人类面临的两大健康问题。这除了与人类和动物直接服用抗生素，也和抗生素的使用和污染有关。滥用抗生素可直接引起细菌个体的耐药性3。越来越多的资料表明，自然界的一些细菌对抗生素的耐药性比预期的更高。抗生素耐药性可以从非致病细菌传到治病细菌，这可能会进一步传播，发展为生态层次的耐药性，而使没有直接接触到抗生素的个体也产生耐药性。我们知道，用作人、兽疾病预防治疗的药物，一部分将在生物体内发生转化，代谢消解，以代谢物的形态排出体外。同时，又有很大的一部分会以原药态直接排出体外。近年来，排放到环境中的药物及潜在的影响引起越来越多的科学家的关注。然而，在我国还未见相关报道，特别是在经济欠发达、人口密集、药物用量大的洛阳地区。另一方面，作为饲料添加剂的药物，也给环境带来污染。这些无疑都关系到人民的身体健康，人与自然的和谐发展。 第1章 抗生素的概述1.1抗生素的概述 1.1.1抗生素的类型 抗生素是指生物，包括微生物、植物和动物在内，在其生命活动过程中所产生的(或由其他方法获得的)，能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质。人们很早就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用8。自1929年fleming发现青霉素并由florey和chain用于临床以来，目前抗生素的种类己达几千种，在临床上常用的亦有几百种，其主要是从微生物的培养液中提取或者用合成、半合成方法制造。主要的抗生素类型包括：(l)磺胺类药物：是指具有对氨基苯磺酞胺结构的一类药物的总称，是一类用于预防和治疗细菌感染性疾病的化学治疗药物。sas种类可达数千种，其中应用较广并具有一定疗效的就有几十种。近年来，磺胺药物的市场份额逐步减少。但由于磺胺药对某些感染性疾病(如流脑)仍有良好疗效，特别是与磺胺增效剂甲氧苄啶合用，不仅抗菌作用提高，且抗菌范围增大，疗效明显增强，故在抗感染中仍占一定地位。(2)喹诺酮类抗生素：又称吡酮酸类或吡啶酮酸类，是一类较新的合成抗菌药。喹诺酮类抗生素按发明先后及其抗菌性能的不同，分为一、二、三、四代。第一代喹诺酮类，只对大肠杆菌、痢疾杆菌、克雷白杆菌、少部分变形杆菌有抗菌作用。具体品种有萘啶酸(nalidixie acid)和吡咯酸(piromidie acid)等，因疗效不佳现己少用。第二代喹诺酮类，在抗菌谱方面有所扩大，对肠杆菌属、枸櫞酸杆菌、绿脓杆菌、沙雷杆菌也有一定抗菌作用。毗哌酸是国内主要应用品种。此外尚有新恶酸(cinoxaein)和甲氧恶喹酸(miloxaein)，在国外有生产。第三代喹诺酮类的抗菌谱进一步扩大，对葡萄球菌等革兰阳性菌也有抗菌作用，对一些革兰阴性菌的抗菌作用则进一步加强。本类药物中，国内已生产诺氟沙星。还有氧氟沙星(ofloxaein)、培氟沙星(perfloxaein)、依诺沙星(enoxaein)、环丙沙星(ciprofloxacin)等。由于药物的分子中均有氟原子，因此称为氟喹诺酮。第四代喹诺酮类与前三代药物相比在结构上修饰，结构中引入8-甲氧基，有助于加强抗厌氧菌活性，而c-7位上的氮双氧环结构则加强抗革兰阳性菌活性并保持原有的抗革兰阴性菌的活性，不良反应更小，但价格较贵。对革兰阳性菌抗菌活性增强，对厌氧菌包括脆弱拟杆菌的作用增强，对典型病原体如肺炎支原体、肺炎衣原体、军团菌以及结核分枝杆菌的作用增强。多数产品半衰期延长，如加替沙星与莫昔沙星。(3)四环素类抗生素：具有共同的基本母核，仅取代基有所不同的一类化合物。它们是两性物质，可与碱或酸反应而生成盐。通常在碱性水溶液中易降解，在酸性水溶液中则较稳定，故临床一般用其盐酸盐。临床常用的有四环素、土霉素、金霉素和强力霉素等。(4)大环内酯类抗生素：以大环内酯为母体，通过羟基以苷键和1-3个糖分子相连的抗生素，按其大环结构含碳母核的不同，可分为14、15和16元环大环内酯类抗生素。其中在医疗上比较重要的有红霉素、柱晶白霉素、麦迪加霉素等。目前在我国大环内酯类抗生素市场上，红霉素用量正在逐步减少，而其一系列衍生物如罗红霉素，阿奇霉素，克拉霉素，地红霉素、氟红霉素由于较好地解决了副作用在临床上使用日益广泛。1.1.2抗生素的代谢 同多数药物一样，抗生素不能被人和动物机体完全代谢，它们大多以原形和活性代谢产物随粪便排入污水,城市生活污水大多进入二级污水处理厂进行处理,处理工艺以传统的活性污泥法最为常用。2研究表明,现行的污水处理技术很难彻底清除医用药物,未被清除的具生物活性的药物会随出厂污水渗入地下水或汇入地表水造成污染,这些抗生素作为环境外源性化学物对环境生物及生态产生广泛而深远的影响,并最终可能对人类的健康发展造成不利的影响。1.1.3抗生素作用机理 抗生素主要通过以下方式达到作用：（1） 抑制核酸的合成：有些抗生素可抑制核酸的合成，其抑制机理是多种多样的。（2） 抑制蛋白质的合成：蛋白质的合成十分复杂，因为抑制的作用点也很多。主要有抑制蛋白质的活化。（3） 改变细胞膜的通透性：多肽抗生，具有表面活性剂的作用，降低细菌细胞膜的表面张力，改变膜的通透性，甚至破坏膜的结构，从而导致细胞内物质的外泄，促使细菌死亡。（4） 干扰细菌的能量代谢。1.2 国内外抗生素的用量 抗生素对治疗感染性疾病发挥了巨大作用，有效地保障了人类的生命和健康。然而，医药行业不合理使用抗生素，畜牧水产养殖业大量使用抗生素的现象使得抗生素对人类和生态环境的负面作用日益增强。7有统计数据显示，欧洲1996年抗生素的使用总量为10200t，其中约50%用作兽药；1999年其用量上升至13288t，其中35%用于动物；美国2000年抗生素的用量约为16200t，约70%用于畜牧水产养殖业。澳大利亚每年抗生素36%用于人类，8%用于兽药，56%用于饲料添加剂。全球抗生素年均使用总量约为100000-200000t。我国是抗生素生产和大国。据统计，1996年和1997年全国大环内酯类产量分别为591.4t和931.6t，1998年各类抗生素生产总量为3wt，1999年喹诺酮类抗生素的用量为2548t。2003年仅青霉素产量就为28000t，占世界总产量的60%；土霉素产量10000t，占世界总产量的65%；多西环素产量也为世界第一。同时，我国又是抗生素使用大国，根据不完全统计，目前使用量、销售量列在前15位的药品中，有10种是抗菌药物，我国住院病人抗菌药物的费用占总费用的50%以上。who的最新资料显示，我国住院患者的抗生素使用率高达80%，超范围、无针对性地使用抗生素现象越来越普遍。42005年11月3日，首都医药调查显示，有81.54%的被调查者随意使用抗菌药。有56.88%的人一年中曾服用3至4种抗菌药，有10.47%的人甚至服用过多达7种的抗菌药。我国药物处方中抗生素占70%，与西方国家30%比例相比，反映了我国抗生素滥用情况严重。抗生素除了广泛用于人类疾病的防治外，还广泛应用于家禽饲养、水产养殖及食品加工，用于动物感染性疾病防治和促长剂。目前，全世界抗生素使用量在20wt以上，其中将近4wt在我国使用。与其他国家相比，我国已经成为抗生素使用大国，目前我国使用量、销售量位于前列的抗生素药品2000年产量达3.3wt。据中国经济导报报道，十一五期间，我国药品需求年平均递增速度达12%左右。2001年，我国药品消费总额在2301亿元，而抗生素药物就占30%的份额。目前，我国使用量、销售量列在前15位的药品中，有10种抗菌药物。表11粗略统计我国抗生素市场的销售情况。表11 中国抗生素的国内市场销售情况年份全部药品（万元）抗生素（万元）抗生素所占的比例（%）19963342658651225.619973359229260527.6199845082712037626.72001230100069000030由表1-1表明，抗生素销售额占全部药品的1/4以上，而且目前仍然呈现上升趋势。图1-1列出我国目前用量较大的集中抗生素份额。图11 不同抗生素的市场份额1.3 使用问题和危害 随着各类药品种类、产量与用量的不断增加，加之药品管理的混乱和盲目的使用，与之有关的人体健康，生态环境，产品质量问题在我国十分严重。其中最为突出的是抗生素滥用问题。我国住院患者抗生素药物使用率高达80%,其中使用广谱抗生素和联合使用两种以上抗生素的占58%,远远高于30%的国际水平。我国住院病人抗菌药物的费用占总费用的50%以上。相对于人用抗生素的滥用,家禽饲养和水产养殖中抗生素滥用更为严重。在我国农村及沿海养殖区域，由于广大农民和养殖户对病虫害防范知识不足，普遍存在滥用农用抗生素的现象，养殖户将抗生素混到饲料中喂养动物，或在养殖池塘大量喷洒抗生素。在选择抗生素种类，使用剂量，加药时间等换季上存在很大问题。5全球每年消耗的抗生素总量中90%被用于动物身上。中国疾病控制中心专家冉璐表示，由于抗生素在动物饲养过程中被长期滥用，细菌产生耐药性，而这种耐药菌可通过粪便直接污染环境，甚至传染给人类。6此外，长期使用“有抗食品”，消费者的耐药性会不知不觉增强。抗生素不可避免会残留在家禽及鱼类的机体内，甚至残留在相应的蛋、奶里。人们食用它们时，残留的抗生素和耐药菌会进入人体，从而影响人类健康。综合归纳起来，抗生素滥用的危害主要体现在以下几个方面：（1）对环境生态系统的影响环境中存在一个自然生成能自我维持平衡的生态系统，由不同种属的生物群类以食物链的形式组成，是一个非常严密的生物系统。抗生素本身的药物设计为抑制某类细菌的生长，在水体及土壤中不具耐药性的菌株被抗生素杀死，而具耐药性的优势菌得以大量繁殖。从而破坏环境中的固有的生态平衡，进而影响整个食物链和人类。（2）对环境中微生物的影响由于抗生素药物的设计是专门用来控制体内的细菌，这显然使其对细菌和环境中的其他微生物具有潜在的危险。因此，当抗生素进入环境中，就必然会对相应的微生物产生影响。总体来说，水环境抗生素的存在会影响水体微生物的组成和活性，从而改变微生物区系的生态结构。池塘底泥中的抗生素的聚积导致底泥微生物活性的下降或抑制，这将导致一个相对厌氧的环境，底泥中的有机物的降解与氧气的浓度有着密切的联系，厌氧降解会导致比有氧降解产生出毒性更大的副产物如硫化物和氨气。这又会导致底泥有机物的降解率的下降。（3）对环境中植物的影响migliore等对不同植物的实验室和田间研究表明抗生素对植物出芽后的正常发育及根系、胚轴和叶子的生长造成影响。lanzkv等发现小球藻种对抗生素灭滴灵(甲硝哒吐)非常敏感。0.009-0.012mgl-1四环素的动物粪便对猩猩木的液体培养物产生毒害，300-900 mgl-1的磺胺地索辛能明显抑制车前草、玉米等作物的生长，并在植物的根部和树叶富集，根部的浓度较高。（4）对水生生物和土壤生物的影响大部分抗生素对水生生物急性毒性都较小，ec50通常为mgl-1的范围内，如对大型蚤的48h急性毒性恶喹酸的ec50为4.6 mgl-1，泰勒菌素为 40 mgl-1，有些抗生素ec50则高于200mgl-1，而土霉素甚至高达1000mgl-1。而发光菌费氏弧菌对gl-1范围的抗生素敏感。关于抗生素对水生生物的慢性毒性的研究相对较少。另外，阿维菌素、伊维菌素和美倍霉素在环境中的滞留，对周围昆虫有强大的抑制或杀灭作用。伊维菌素可使粪虫(甲壳虫)成虫繁殖能力下降，幼虫发育受阻，对金龟子的影响可达排泄后的10d左右。1.4 污染途径及来源 （1）人用药物环境中的人用抗生素主要来源于：医院丢弃的过期抗生素；残留在药瓶和器械上的抗生素；经由病人粪便和尿液排出的处方抗生素。14有数据显示，德国1994年的医用抗生素总用量约为1831t，其中青霉素约624t；1995年丹麦医用抗生素总量为3717t。此外，大量家用抗生素由于过期而被随意丢弃，可能造成污染。据估计，在德国，每年有大约20-40%的抗生素被丢弃。这些未经代谢的抗生素进入城市和医院污水排放系统之后，少部分直接渗漏到地下水中造成污染，大部分经污水处理厂处理后排放汇入地表水。15由于现有的污水处理技术很难将抗生素彻底清除，所以这部分抗生素会污染地表水，继而对地下水造成污染。医用抗生素主要有-内酸胺类、磺胺类、四环素类、大环内醋类、氟喳诺酮类、氨基糖普类、糖肤类等。（2）兽用药物环境中的兽药主要来源于：动物养殖中兽药长期使用后，用药动物粪、尿等的排出；水产养殖中兽药的直接施用；于防治动物感染性疾病是抗生素污染的另一重要来源。101995年月丹麦畜牧业抗感染抗生素总量为49t，每年美国用于动物的抗生素有9215t到19614t，它们绝大多数以原形被牲畜排泄物带进土壤后渗入地下水形成污染。畜用抗生素主要有四环素类、青霉素类、大环内酯类(螺旋霉素和泰乐菌素)、喹诺酮类(卡巴多司和奥喳多司)、聚醚类(莫能菌素和欲霉素)、卑霉素、阿伏帕星、黄霉素、杆菌肤等种类。11现代水产养殖业中有相当数量的抗生素被用于防治鱼类疾病和加快鱼类生长。投放到水中未被食用及食用后又随排泄物进入水体中的抗生素将会形成污染。有人估计，水产养殖中使用的抗生素至少有75%会进入水体并在底泥中形成蓄积性污染。这部分抗生素主要有磺胺类、氟喹诺酮类、四坏素类、氯霉素、甲枫氯霉素、氟甲喳、氟苯尼考和制霉菌素等。（3）抗生素工业废水抗生素制药主要包括发酵、化学合成、提取和成药四个阶段，其成药过程所产生的废水含有多种难降解的生物毒性物质和较高浓度的活性抗生素。它们对废水生化处理中微生物的生长有很强的抑制作用，加之生产过程中废水排放的不连续性及浓度波动较大等特点，使抗生素生产废水很难降解。1.5 选取抗生素的特征 （1）强力霉素又名多西环素，是四环素类药物，分子量为512.93，分子式c22h24n2o8 hcl c2h5oh h2o，可以治疗衣原体支原体感染。其性状为淡黄色或黄色结晶性粉末，臭，味苦。在水中或甲醇中易溶，在乙醇或丙酮中微溶，在氯仿中不溶。强力霉素结构如图12。图12强力霉素化学结构（2）红霉素红霉素是由红霉素链霉菌(streptomyces erythreus)所产生的大环内酯(macrolide)系的代表性的抗菌素。主要对革兰氏阳性菌具有抗菌性。分子式 c37h67no13，分子量为733.93， cas号 114-07-8。红霉素为白色或类白色的结晶或粉末；无臭，味苦；微有引湿性。在甲醇、乙醇或丙酮中易溶，在水中极微溶解。红霉素结构图见图13。图13红霉素结构1.6本论文研究目的及工作量洛阳是我国人口最为密集的地区之一，2002年医院用药信息网年报表显示，洛阳市的三甲医院购入的全部药物中，抗感染药物以26.8%的比例居于首位，反映了医生对抗菌药依赖程度较高。一项对城市居民肺炎链球菌对青霉素耐药的调查显示，洛阳市居民的耐药程度达17%，高于国内15%的平均水平。此外，水产业及家禽、家畜养殖业发达，抗生素(土霉素、四环素、红霉素、氯霉素等)普遍使用于饲料添加剂和治疗动物疾病。这些药物或经动物使用以后，以原形或代谢物的形式随粪、尿等排泄物排出，进入养殖场及附近水体，可能造成养殖场及附近水体严重的环境污染。由于时间有限，我们选取了两种化学性质较为稳定、使用量较大的抗生素进行研究。而这也将为全面深入地研究洛阳地区药物的污染及可能的环境风险和生态危机提供科学基础。在洛阳市环保监测站协助环境监测人员检测水质，选取6种洛阳地表水样，通过对以上水样的分析，初步研究了洛阳市地表面水体中抗生素污染物的主要来源及浓度分布。这六个水样采样点是伊川的鸣皋镇、嵩县的北坡村、栾川的三川镇、嵩县的汤营镇、洛龙区的高崖寨、洛龙区龙门村。第2章 洛阳市水环境的布点选择 2.1 洛阳市水环境的布点查阅洛阳日报得知：洛阳市环境监测站成立于1972年，在洛阳市不同区域选择具有代表性的监测点对地表水、地下水、饮用水源地进行监测：地表水监测点位有洛河高崖寨断面、伊河龙门断面、汝河紫罗山断面等；地下水监测点位有王府井水井、外语学院水井、洛钢生活区水井等；饮用水源地监测点位有洛南水源混合水、张庄水源混合水、李楼水源混合水。为了采样方便及更好地反映洛阳市的整体抗生素含量，我们选择伊河作主要监测河流。2.1.1 布点原则采样断面的布设原则：采样断面上的水质变化既能监督上游来水，同时又保证下游水质安全，同时水体一旦受到污染，能得到及时控制，防止其从一个区域流向另外一个区域，造成大面积污染。洛阳市常规监测点位从上至下的依次为伊河潭头断面、汤营断面、鸣皋断面、龙门断面、西石罢断面，其中：潭头断面代表伊河上游来水，汤营断面是栾川县的出境水又是嵩县的入境水，而西石罢断面是伊河从市区进入偃师的分界。2.1.2 布点结果根据洛阳市的实际情况我们选取六个采样点依次为：栾川的三川镇、栾川的汤营镇、嵩县的窑北坡村、伊川的鸣皋镇、洛阳区龙门村、洛龙区的高崖寨的地表水，编号分别为e7、e8、b38、b36、e13、e15。在这些点位监测水质变化既能监督上游来水，同时又保证下游水质安全，并满足水体一旦受到污染，能得到及时控制，防止其从一个区域流向另外一个区域，造成大面积污染。采样点在洛阳市的分布如图2-1：1栾川的三川镇，2栾川的汤营镇，3嵩县的窑北坡村，4伊川的鸣皋镇，5洛阳区龙门村，6洛龙区的高崖寨。6543211图2-1 检测地点第3章 实验操作与设备3.1液相色谱质谱法实验原理高效液相色谱法(high performance liquld chromatographty, hplc) 又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等，是继气相色谱之后，70年代初期发展起来的一种以液体做流动相的新色谱技术。6高效液相色谱是在气相色谱和经典色谱的基础上发展起来的，比经典液相色谱有较高的效率和实现了自动化操作。现代液相色谱法引用了气相色谱的理论，流动相为高压输送(最高输送压力可达4.9 x 107pa)；色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万)，不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后；同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。13因此，高效液相色谱具有分析速度快、分离效能高、自动化等特点。所以人们称它为高压、高速、高效或现代液相色谱法。高效液相色谱联用紫外检测或荧光检测是一种较为初期的联用分析方法。然而，因其使用简单、且灵敏度较好，目前仍然广泛用于环境样品的分析检测。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。高效液相色谱法有“三高一广一快”的特点：高压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在l数量级。应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。分析速度快、载液流速快：较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在1530分钟，有些样品甚至在5分钟内即可完成，一般小于1小时。质谱法(mass spectrometry,ms)，即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。12测出了离子的准确质量，就可以确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。3.2仪器与设备waters uplc-tqd型三重四极质谱仪（包含：三重四极杆质谱仪、三路质谱直接进样蠕动泵，超高效液相色谱柱、esci离子源等）。其中编号1为质谱检测器，2为单波长紫外检测器，3为uplc色谱柱，4为自动进样器，5为四元流动泵控系统。各种实验设备见图31。35421图31 waters uplc-tqd型三重四极质谱仪3.3试剂与标准溶液标准品：强力霉素、红霉素，纯度均大于97%，用甲醇溶解并配置为1mg/ml的标准储备液，于 4 冰箱中避光保存，再根据需要稀释成适当含量的混合标准液，用于标准曲线的绘制。其他试剂均是hplc色谱纯。水为超纯水( 经过 milliq超纯水器处理过的纯水)。3.4色谱质谱条件3.4.1色谱条件 软件：masslynx 4.1；色谱柱： acquity uplc beh 2.1 x 50 mm， 1.7 m；柱温：30oc；流速：0.3ml/min；流动相 a：0.1%甲酸的水溶液；流动相 b： 甲醇；运行时间：10 min； 进样体积：5.0 l流动相梯度如表31。表31流动梯度time(min)flow rate(ml/min)%b%a1.initial0.30030702.0.500.30030703.3.000.3009554.3.100.30030705.5.000.30030703.4.2 质谱条件离子化模式：esi+；毛细管电压：0.5 kv；采集模式：mrm；源温：120 oc；进样口温度120oc；脱溶剂气：nitrogen， 800l/hr，400 oc；锥孔气：nitrogen， 50 l/hr。抗生素 mrm采集参数如下如表32。表32采集参数mrm transitionscone voltage(v)collision energy(ev)红霉素734.5576.33535强力霉素445.1 42835153.5液相色谱质谱法实验步骤3.5.1 水样预处理水样来自于伊川的鸣皋镇、嵩县的北坡村、栾川的三川镇、嵩县的汤营镇、洛龙区的高崖寨、洛阳区龙门村的地表水，编号分别为b36、b38、e7、e8、e15、e13。水样分别经过0.22um水系针式过滤器，加入到进样瓶中待测。取样设备如图32。图32 防毒口罩、进样针管、进样瓶、针式过滤器3.5.2标准溶液的制备分别制取红霉素和多西环素1mg/l的储备液，分别稀释为浓度在0.100ppb， 0.200ppb，0.500ppb，1.000ppb， 2.000ppb， 5.000ppb， 10.000ppb的红霉素和多西环素的标准溶液，用于标准曲线的绘制。见图33。图33红霉素、多西环素标准曲线图第4章 抗生素在洛阳水域探讨4.1 检测结果 4.1.1 水样中红霉素与多西环素检测结果图41红霉素检测结果在六种水样中，伊川鸣皋镇红霉素检测值为0.05099ug/l，嵩县窑北坡红霉素检测值为0.04748ug/l，栾川三川镇检测值为0.04761ug/l，栾川汤营村检测值为0.10451ug/l，洛龙区高崖寨检测值为0.04848ug/l，洛龙区龙门村为0.04817ug/l。图42多西环素检测结果在六种水样中，伊川鸣皋镇多西环素检测值为0.16159ug/l，嵩县窑北坡多西环素检测值为0.03966ug/l，栾川三川镇检测值为0.03241ug/l，栾川汤营村检测值为0.03926ug/l，洛龙区高崖寨检测值为0.01777ug/l，洛龙区龙门村为0.01940ug/l。图43 红霉素与多西环素比较4.2 水样结果分析本次水样采集点自东向西沿洛河方向是高崖寨和龙门村，自南向北沿伊河是窑北坡和鸣皋镇、龙门村。相对于洛阳市洛龙区，其他地方的抗生素值基本上均偏高，考虑到县区畜牧业较发达，例如栾川有鸿叶牧业有限公司，嵩县有龙头畜牧有限公司、伊川县有辉煌牧业有限公司等，这些畜牧业对于抗生素的使用量大，且管理宽松，造成抗生素滥用现象也比较突出，抗生素检测值大也很正常。同时在伊川鸣皋镇附近医院偏多，栾川汤营村南北方向均被多所医院包围，所以会出现抗生素值偏高。4.3 抗生素指数的建立由于目前国内外关于抗生素水环境的质量标准并未有明确的标准，在我国关于抗生素的排放也只是对抗生素污水的排放体积进行限制，且目前国内外对于抗生素的检测只是按cod标准进行检测，所以对于抗生素的环境质量标准值得设定值得商榷。本人在对国内外环境标准、饮用水标准和本次测定值进行考虑后，决定根据空气污染指数建立类似的api指数的抗生素指数kpi。kpi将地表水质量分为5级，当各项污染物浓度超过api等于500时所对应的限值时，api按500计，即api最大不超过500。如表41表41抗生素指数（ug/l）kpi红霉素多西环素污染程度颜色5002.1002.000重度褐色4000.5001.000重度褐色3000.2000.150中度红色2000. 1600.100轻度浅黄1000.0500.050良海绿500.0150.020优浅蓝污染物的分指数ii，可由实测的浓度值ci按照分段线性方程计算。对于第i种污染物质第j个转折点( ci,j ,ji,j ) 的分指数值和相应的浓度值，可由表5-1确定。当第i种污染物ci,j ci ci, j+ 1时：抗生素指数的计算公式为：ii：第i种污染物的污染分指数；ci ：第i种污染物的浓度监测值；ii,j ：第i种污染物j转折点的污染分项指数值；ii,j+1：第i种污染物j+1转折点的污染分项指数值；ci,j：第j转折点上i种污染物( 对应于ii,j )浓度限值；ci,j+1：第j+1转折点上i种污染物( 对应于ii,j+1) 浓度限值。4.4采用本指数法计算采用结果与分布图表42各采样点污染分指数取样地点多西环素i红霉素i嵩县伊川鸣皋镇e36203.98101.98栾川嵩县窑北坡e3885.2295.80栾川上游栾川三川镇e774.8796.02栾川伊河上游潭头镇栾川汤营村e884.66209.20洛阳洛龙区高崖寨e1553.9697.47伊川洛龙区龙门村e1356.2996.95污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。处理后的数据如表43所示：表43各采样点的污染物对应污染分指数取样地点多西环素i红霉素i嵩县伊川鸣皋镇e36204102栾川嵩县窑北坡e388596栾川上游栾川三川镇e77596栾川伊河上游潭头镇栾川唐营村e885209洛阳洛龙区高崖寨e155497伊川洛龙区龙门村e135697各种污染物的污染分指数都计算出以, 取最大者为该区域的抗生素污染指数kpi，则该项污染物即为该区域水环境中的首要污染物。api= max( i1 , i2iiin)式中： ii为第i种污染物的分指数，n为污染物的项。各采样点对应的污染指数及首要污染物如下表3-4所示：表44各采样点对应的污染指数及首要污染物取样地点 污染指数i 首要污染物嵩县伊川鸣皋镇e36204多西环素栾川嵩县窑北坡e3896红霉素栾川上游栾川三川镇e796红霉素栾川伊河上游潭头镇栾川汤营村e8209红霉素洛阳洛龙区高崖寨e1597红霉素伊川洛龙区龙门村e1397红霉素264.4.1洛阳市地表水中红霉素分布图4.4.2洛阳市地表水中多西环素分布图4.4.3洛阳市地表水中kpi指数分布图4.5与其他论文检测值的比较在与环境科学2007年8月份的典型抗生素类药物在城市污水处理厂中的含量水平及其行为特征的论文检测数值比较如下图45。由于对方论文只有检测的红霉素与本实验设计，所以只对红霉素做比较。图45红霉素的比较由图可知,在珠江水域红霉素检测值最高，为0.46ug/l，洛阳水域的检测值远低于经济发达区浓度值。 结论1.与珠江水域红霉素检测值比较，洛阳地区水环境中的典型抗生素类药物整体含量较低。对洛阳六个地区的地表水两种抗生素即红霉素和多西环素进行检测，由于嵩县地区医疗机构较为集中，畜牧业较为发达，污水处理效果差等缘故，出现中度污染的情况。2.在建立抗生素指数的过程中，国内外针对抗生素的研究主要侧重于制药抗生素废水的处理，检测结果也只是采用综合的cod指数来间接说明抗生素的处理效果。本人依据api指数、单因子指数、综合因子指数，建立kpi指数，对于抗生素污染的分为六个级别，符合现实生活。3.随着经济的发展，人们在医疗上对抗生素类药物的依赖性越来越强，同时由于政府提倡规模养殖的推广，兽药中抗生素类药物大量使用，进入到水环境中的抗生素越来越多，应引起人们的重视。洛阳理工学院毕业设计论文谢 辞本论文是在王老师的悉心指导下完成的。从论文的选题、设计、实施到撰写都给予了关键性的引导和严格的把关。王老师严谨的治学态度、勤勉的工作作风、渊博的专业知识及敏锐的学术思想给我留下了深刻的印象。在此，谨对导师在本人论文研究工作中给予的亲切关怀和无私帮助致以崇高的敬意和衷心的感谢!同时，环化系的各位老师在我的日常生活以及工作学习中给予了很大的帮助，在此，向他们表示深深的谢意！另外，对于环境监测站的各位师傅，在实验方面从始到终都一路帮助我、支持我，在此，由衷地道一声在此深表谢意!49参考文献1刘玉春,水中典型抗生素测定及其在珠江州河段的污染现状研究d.中山大学,2006.2赵娜.珠三角地区典型菜地土壤抗生素污染特征研究d. 暨南大学.2007.3徐维海,张干等.典型抗生素类药物在城市污水处理厂中的含量水平及其行为特征j. 环境科学.2007(08)：17791783.4叶计朋,邹世春等.典型抗生素类药物在珠江三角洲水体中的污染特征j. 生态环境,2007,16(2)：3843885徐维海.典刑抗生素类药物在珠江二角洲水环境中的分布、行为与归宿.博十学位论文d 广州.中国科学院研究生院,20076李彦文,莫测辉等.高效液相色谱法测定水和土壤中磺胺类抗生素j.分析化学,2008,36(7)：954958.7汪正范,杨树民,岳卫华.色谱联用技术m.化学工业出版社,20018.徐维海,林黎明,朱校斌.水产品中14种磺胺类药物残留的hplc法同时测定n 分析测试学报,2004,23(5)：222124.9邓斌,邓春来,张曦.牛奶中抗生素残留及其检测方法研究进展c.饲料工业,2003,4,1417.10徐冬梅,李青.高效液相色谱法同时测定动物组织中3种抗生素残留量c.中国公共卫生,2002,18(2)：23334.11徐维海,典型抗生素类药物在城市污水处理厂中的含量水平及其行为特征j.环境科学,20078（28）12刘永涛, 李荣, 袁科平, 气相色谱法同时测定水产品中氯霉素、氟甲砜霉素和甲砜霉素残留量 j 淡水渔业, 2007 , 3：444713 黄志勇, 李森, 孙茂营, 养殖水产品中氯霉素残留量的高效液相色谱测定方法 j 食品科学, 2005, 26：19119414谢孟峡, 刘媛,邱月明, 等. 固相萃取气相色谱质谱测定动物组织中氯霉素的残留量 j . 分析化学, 2005,33( 1) ： 14.15李荣,艾晓辉, 邹世平, 等. 气相色谱法测定鱼虾肌肉组织中氯霉素的残留量 j . 淡水渔业, 2003, 33( 6) ：17- 19.16沈光范.关于城市污水治理政策的思考j.中国环保产2004(2):l6- l8.17陈杖榴, 杨桂香, 孙永学, 等. 兽药残留的毒性与生态毒理研究进展j . 华南农业大学学报, 2001, 22(1) : 88-91.18谢孟峡, 刘媛,邱月明等. 固相萃取气相色谱质谱测定动物组织中氯霉素的残留量 j . 分析化学, 2005,33( 1) : 14.19苏仲毅,陈猛,袁东星,等固相萃取-超高压液相色谱一串联质谱法分析海水中9种磺胺类抗生素j厦门大学学报(自然科学版),2007,46(1)：727620 谢健屏, 常汝虚, 何翠娟, 等1978 - 1996 年广州地区呼吸道合胞病毒感染分析 j 中华儿科杂志, 1997, 35 ( 8) : 402403附录 栾川汤营镇水样质谱图最上面的是红霉素质谱图，中间是强