抗生素是一種由細菌和真菌産生或人工合成的,具有抑制微生物活性的一類抗菌藥物。據報道,2013年我國的抗生素使用量為16.2萬t,占全球抗生素使用量的一半以上。現有研究表明目前的污水處理工藝不能對抗生素進行有效去除,其會随污水處理廠出水排入水體,水體殘留的抗生素會促進耐藥菌和抗性基因的形成。抗生素對人體傷害表現為毒性損傷、變态反應或過敏反應以及“三緻”作用等,如氯黴素可引起再生性、障礙性和溶血性貧血;青黴素、鍊黴素、磺胺類藥物易使人産生過敏反應和變态反應,長期使用硝基呋喃類藥物除了會對肝、腎造成損傷外,同時具有緻癌作用和緻畸、緻突變效應。
抗生素污染主要來源于抗生素生産工業、醫用抗生素、獸用抗生素和水産養殖業等。這些污染源不斷地向環境中排放低濃度抗生素,使抗生素成為“假持久性有機污染物”。
圖1 環境中抗生素的遷移途徑
抗生素的檢測技術有很多種,常用的是酶聯免疫檢測技術、氣相色譜-質譜聯用技術、毛細管電泳分析技術、液相色譜技術等。
酶聯免疫檢測技術(ELISA)
ELISA屬于标記免疫學技術的一種,酶聯免疫檢測技術檢測地表水和地下水中的泰樂菌素和四環素,檢出限分别為 0.10μg/L 和 0.05μg/L,此方法快速、簡單。但是,此方法适合于對樣品中抗生素檢測的初步篩查,也可與其他檢測方法結合使用,提高檢測效率。
氣相色譜-質譜檢測技術(GC-MS)
GC-MS主要應用于易揮發、熱穩定的化合物檢測。測定抗生素時需要先将其衍生化,而多組分檢測已成為一種發展趨勢,不同種類的抗生素具有不同的官能團,衍生化過程繁瑣,易帶入分析誤差,目前已較少使用。
毛細管電泳檢測技術(CE)
CE分辨率高于高效液相色譜,進樣量隻需1~50 nL。檢測水樣中5種磺胺類抗生素,方法保留時間在 5 min内,檢出限為 0.020 ~0.5710μg/mL。檢測水樣中的四環素類抗生素,10mL樣品的檢出限達到 0.30~0.69μg/L。毛細管電泳檢測技術具有靈敏度不高的缺點,為了使毛細管電泳檢測技術應用更加廣泛,常通過樣品預處理以及配靈敏度更高的檢測器。
液相色譜檢測技術(LC)
LC測定範圍廣泛,彌補了氣相色譜分析技術用于分析熱不穩定、難揮發、強極性化合物的缺點。液相色譜 -熒光檢測器檢測河水及食品中5種磺胺類抗生素,河水樣品的檢出限為0.011~0.018μg/L。雖然液相色譜檢測方法使用普遍,但僅能顯示出色譜峰和保留值,不能提供待測組分的結構信息或對未知待測化合物進行結構鑒定,很難對待測組分作出準确的定性判斷等。
液相色譜 - 質譜檢測技術(LC-MS)
LC-MS 結合了液相色譜與質譜兩者的優點,将色譜的高分離性能和質譜的高鑒别特征相結合,使分析範圍更廣、靈敏度更高、定性結構更可靠。使用四極杆線性離子阱質譜儀(Q-Trap)檢測環境水樣中73 種藥物,采用SRM模式同時給出比普通三重四極杆子離子掃描靈敏度更高的增強型子離子掃描,方法檢出限為0.1~55ng/L。串聯質譜的使用使抗生素檢測進入了一個全新階段,但同時也存在一些不足,如:質譜譜庫不健全、基質效應問題等。
圖2 2003-2010年報道抗生素檢測方法文獻
地下水中存在的抗生素污染都是微量甚至痕量的,所以更低的檢出限,更簡便、快捷、準确的定性定量分析方法是迫切需求的;其次,我國是農業及畜牧業大國,可能存在潛在的地下水污染,但并沒有開展全面的地下水調查,為了更好地了解污染現狀,我國有必要全面調查并建立抗生素污染數據庫,為以後的研究治理提供數據依據。