张苏珍，王益军，田 蕴，贺 燕，葛 敏，陶 威，徐颢玮

(连云港市畜产品质量监督检验测试中心，江苏 连云港 222001)

抗生素自诞生以来，在各种常见细菌性疾病的治疗中发挥了重要的作用。抗生素药物作为一种基础用药，临床使用广泛，占处方药总量的6%以上，自2012年8月1日，最严“抗限令”《抗菌药物临床应用管理办法》发布以来，相关数据显示我国门诊和住院抗菌药物的使用率得到大幅降低，细菌耐药趋势总体平稳，但是作为抗生素的生产和使用大国，抗生素仍然是我国药品市场中最大品类之一。我国是农业大国，抗菌药物使用量占我国兽用化学制剂使用量的70%以上，据统计，在我国每年约有10万t抗生素被用于养殖业。人畜服用的抗生素类药物绝大多数不能被机体充分吸收利用，最终以原药形态直接排出体外，进入到环境水体中[1]。而现有的污水处理技术很难将污水中的抗生素完全清除。大量数据显示，越来越多的抗生素在世界范围内的水环境体系中被检测出[2]。进入环境中的抗生素又会通过各种方式重新进入人体，例如，喝了含有抗生素的水，吃了存在残留抗生素的肉类和蔬菜，最终形成一个恶性循环。抗生素的长期大量使用所导致的细菌耐药性问题已成为全球化问题，据报道，每年有70万人死于抗生素耐药。如果按照此种趋势，到2050年每年将有1000万人死于抗生素耐药。笔者分析了环境水体中抗生素的几大主要来源，对近年来水体中抗生素残留的检测方法进行了总结分析，以期为环境水体中抗生素的监测监管提供参考依据。

1 水体中抗生素的主要来源

1.1 养殖业

随着畜禽和水产品规模化养殖的扩大，养殖业中大量使用的抗生素成为水体中抗生素的重要来源。吴俐勤等对浙江省大型鸭场养殖水塘、猪场中养殖废水和养殖场附近河域中共20个水样中的抗生素进行检测。检出氟苯尼考和5种磺胺类化合物，其中氟苯尼考的检出率为70%[3]。唐娜等对长江南京水体中14个采样点的水样进行检测，共检测出8种磺胺类抗生素，其中磺胺甲噁唑浓度最高，为6.76～8.98 ng/L，磺胺类抗生素总量浓度最高点为工业渔业用水区[4]。魏瑞城等在江苏省内采集27个规模化养殖场排水口废水样品和53个周围环境水体样品，并对四环素类抗生素进行检测分析，结果发现：土霉素和四环素检出率最高，均为60.4%，土霉素和四环素在排水口和周围环境水体中的污染量分别为0.07～72.91 μg/L、0.10～10.34 μg/L之间。分析抗生素含量变化规律发现，在养殖场排水口附近，样品中四环素类药物含量较高，随着采样点延伸，四环素类药物浓度呈现逐渐下降趋势[5-6]。陈军平等[7]对江西省南昌县规模化养猪场养殖废水、养猪场下游水环境采集的共24个水体样品进行分析，养殖废水和环境水体中磺胺类、喹诺酮类、四环素类共6种抗生素均有不同程度的检出，养殖场下游环境水体中抗生素残留量总体低于养殖废水，磺胺类和四环素类抗生素在少数养殖场下游水环境中存在一定富集。

1.2 制药企业

抗生素生产厂家排放的工业废水是污水处理厂抗生素的主要来源。抗生素在生产过程中，产生的废水中含有多种高浓度难降解的活性抗生素。2014年媒体曾曝出，山东鲁抗医药大量排放高浓度抗生素污水，污水中抗生素浓度超自然水体10000倍。汤薪瑶等[8]对制药废水处理厂出水口中的头孢类抗生素进行分析，共检测出4种头孢类抗生素，虽然经污水处理工艺后各头孢类抗生素去除率达到73%以上，但总出水口中仍残留有较高浓度抗生素，其中浓度最高的头孢呋辛浓度范围为10.6～35.1 μg/L。Scott等[9]从美国各地选择了13个接收制药企业排放废水的污水处理厂，6个没有制药企业排放废水输入的污水处理厂和一个通过制药企业关闭而过渡的污水处理厂，评估制药企业排放废水输入对污水处理厂药物负荷的影响。通过对废水和药品降解产物进行分析，发现33种药物在由制药企业排放的废水中的浓度(最大值为555000 ng/L)明显高于不受制药企业影响的废水中的药物浓度(最大值为175 ng/L)。结果表明药品生产设备是一种重要的国家规模的环境药物来源。制药企业排放的废水已成为全球环境水体中抗生素的一大重要来源。

1.3 人用药

城市生活污水中的抗生素主要来源于人类，人类获取抗生素的方式主要有2种：一是医生开具的处方药，二是患者去药店购买的非处方类抗生素。人体摄入的抗生素药物通常只有一小部分能够被人体吸收代谢和降解，绝大多数抗生素会以原药形式通过尿液和粪便排出体外，另外，家庭购买的抗生素药品过期后遭到随意丢弃，这些抗生素最终也会转入环境污水中。此外，未经处理的医疗废水是城市污水中抗生素的另一重要来源。魏晓东等[10]比较了广州市内2个医院污水处理前后污水中抗生素的变化，发现氧四环素和四环素在2个医院的去除率均为100%，但罗红霉素、脱水红霉素和克拉霉素等大环内酯类抗生素的去除效果一般。李文最等[11]对闽江流域福州段水域水体中抗生素残留情况进行调查。在闽江流域福州段水体中，检出了磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类3类13种抗生素，其最高浓度是磺胺类(磺胺氯哒嗪)为60.9 ng/L。胡冠九等[12]对江苏省某市3个典型地表饮用水水源中5类共14种抗生素进行检测，检出频次最高的为磺胺类、四环素类、喹诺酮类抗生素，其中检出浓度最高的为磺胺类抗生素。

1.4 污水处理厂再次排放

大量研究表明，汇集到城市污水处理厂中的抗生素并不能被完全清除。He等[13]收集美国马里兰州污水处理厂不同处理阶段的废水样本进行检测，分析了11种氟喹诺酮类抗生素的存在情况，每个样品中至少检测到一种氟喹诺酮类抗生素，其中氧氟沙星和环丙沙星在所有采样点的检出率分别为100%和98%；原废水中环丙沙星最高检出浓度为1900 ng/L，氧氟沙星最高浓度为600 ng/L；通过微生物实验发现，原废水中氟喹诺酮类抗生素总浓度在抑制大肠杆菌生长的范围内，表明废水和废水污染的地表水中抗生素可能带来的隐患是确实存在的；此外，氟喹诺酮类药物在废水处理中的平均去除率约为65%，表明污水处理厂原污水中的大部分抗生素最终会再次进入环境中循环。Mirzaei等[14]在4个月内对33个采样点进行了3次采样，采样点涉及德黑兰2个污水厂(A厂和B厂)、2条河流、13个地下水源、5个水厂，对水样中的四类抗生素进行了检测。地下水源和水厂中均未检测到目标抗生素，在2个河流中和污水处理厂中，9种目标抗生素中有7种被检出，其中环丙沙星在A污水处理厂的进出水口样本中占主导地位，头孢菌素在B污水处理厂进出水口样本中检测到的含量最高。通过比较接收污水处理厂的河流和未接收污水处理厂排水的河流中抗生素的含量发现，污水处理厂排放的污水可能是水体中抗生素的一个重要来源。

2 水体中残留抗生素检测方法

2.1 前处理方法

水体中残留抗生素多为痕量级，加上水体中大量干扰物的存在，使得水体中残留抗生素浓度一般不能直接满足检测要求，因此，通常需要对水体中抗生素进行净化、富集处理，使其最终浓度满足仪器检测要求。

2.1.1 pH值调节 水样经净化前通常需要调节pH值，唐琨[15]分析了pH值为3～9时对水体中6种抗生素(4种四环素类和2种大环内酯类)回收率的影响，结果显示：6种抗生素在pH值6～7范围内回收率较好且比较稳定，pH值过高或者过低回收率均不理想。李佩佩等[16]对水体中的氟喹诺酮类抗生素进行检测，前处理过程中将pH值调至3.0，可获得较好的回收率。王建凤等[17]比较了pH值在2～6范围内14种喹诺酮类抗生素的提取效率，发现pH值为4.0时，所有样品可获得较好的回收率。李柳毅等[18]比较分析了5种pH值对4种磺胺类抗生素提取效率的影响，结果显示，不同pH值对4种磺胺类抗生素回收率的影响无显著差异。郑璇等[19]通过比较不同pH值对19种磺胺类抗生素提取效率的影响，发现pH值为6.0时，回收率最佳。因此，根据所分析抗生素分子结构特点，对水样进行pH值调节，有利于保证检测结果的准确性。

2.1.2 固相萃取柱的选择 目前，常用的前处理方法为固相萃取法。用于环境样品中抗生素检测前处理过程中的固相萃取小柱多为HLB、MCX、Strata-X、C18和强阴离子交换柱等[20]。余胜兵等[21]通过比较固相萃取柱对饮用水中抗生素提取效果的影响，发现大部分抗生素在HLB固相萃取柱上的萃取效果较C18柱的萃取效果好。殷哲云等[20]通过比较3种HLB固相萃取柱对抗生素的提取效果，发现不同品牌的HLB固相萃取柱对物质的回收率影响差别不大，均可满足试验分析要求。李文最等[22]比较分析了C18、C8、Strata-X、HLB柱和大体积水专用柱(Cleanert PEP-2)5种固相萃取柱对5类抗生素回收率的影响，结果表明：HLB、Strata-X和大体积水专用柱对所测抗生素均有较好的萃取效率，由于HLB固相萃取柱具有亲水-亲脂聚合物填料，可在较宽pH值范围内实现对化合物的净化富集，水体中抗生素检测过程中使用较多的固相萃取柱为HLB固相萃取柱。前处理样品制备是降低检测限的重要手段，在线固相萃取能够达到较好的回收率和灵敏度，具有广泛的应用前景。

2.2 仪器分析法

2.2.1 高效液相色谱串联紫外检测器(HPLC-UV) 汤弘智等[23]通过高效液相色谱-二极管阵列检测器，建立了畜禽废水中4种四环素类抗生素检测的高效液相色谱法(HPLC)，4种抗生素的最低检出限均为50 ng/mL。李柳毅等[18]运用HPLC法对地表水中4种磺胺类抗生素进行定量分析，方法检出限为1.0～1.7 ng/L。李盛安等[24]建立了7种磺胺类抗生素检测的高效液相色谱检测方法，对猪场废水中残留的磺胺类抗生素进行定量检测，方法检出限为0.003～0.005 mg/L。Hlabangana等[25]建立了氟喹诺酮类药物检测的高效液相色谱方法，6种氟喹诺酮类抗生素在碱性介质中最大吸光度在254～330 nm波长处。紫外检测器最低检出限为10-9浓度范围。

2.2.2 高效液相色谱串联荧光检测器(HPLC-FD) 王桥军等[26]运用高效液相色谱串联荧光检测器检测水中4种喹诺酮类抗生素，最低检出限为0.083～0.248 μg/L。何金华等[27]建立了畜禽粪便中4种磺胺类抗生素残留检测的高效液相色谱-荧光检测方法，检出限为0.6～2.8 μg/kg。林晓旭等[28]利用高效液相色谱-荧光检测器对沼液中的4种喹诺酮类抗生素进行检测，检出限为0.004～0.01 μg/mL。Yang等[29]通过原位衍生化，中空纤维液相微萃取，超高效液相色谱串联荧光检测器检测，建立了8种磺胺类药物的检测方法。8种磺胺类化合物的检出限为3.1～11.2 ng/L，方法具有较高的灵敏度，同时也为富集和定量环境水体中磺胺类化合物提供了一种新的方法。

2.2.3 高效液相色谱串联质谱(LC-MS/MS) 液相色谱串联质谱分析过程中，液相色谱分离的样品通常经过电喷雾离子源进行离子化处理，再经过多反应监测进行一步分析。郑璇等[19]运用超高效液相色谱串联三重四级杆质谱法对地表水和废水中的19种磺胺类抗生素进行检测，检出限为0.6～2.0 ng/L。王蕴馨等[30]建立了水体中10种抗生素检测的全自动固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法，10种抗生素的最低检出限为0.01～0.03 μg/L。徐洁等[31]运用HPLC-MS/MS方法对工业园区周边地表水中5种大环内酯类抗生素进行检测，最低检出限为0.012～0.085 μg/L。吕佳等[32]建立了饮用水中35种抗生素检测的高效液相色谱串联质谱方法，最低检出限为0.02～1.40 ng/L。程家兴等[33]运用UPLC-MS/MS方法对养鱼河水中喹诺酮类、氯霉素类、四环素类以及磺胺类共4类15种抗生素进行定量检测，最低检出限达到0.01～0.3 ng/L。Kim等[34]根据2015年韩国兽药销售情况，选取18种常用兽药作为分析目标，建立了高效液相色谱串联质谱检测法，所建立方法的最低检出限为0.2～11.9 ng/L。姚倩钰等[35]采用高效液相色谱串联质谱法对8个省21家养猪场的64份废水中残留的5种喹诺酮类抗生素进行检测分析，最低检出限为0.25～2.5 ng/L。陆克祥等[36]运用高效液相色谱串联质谱检测方法对黄浦江水体中的抗生素进行检测，共检测出四环素类、磺胺类抗生素、大环内酯类抗生素、喹诺酮类抗生素、β-内酰胺类5类15种抗生素。液相色谱串联质谱法因其高灵敏度、较好的特异性，常被用于水中抗生素残留的定性定量分析。

2.2.4 免疫检测方法 免疫检测方法包括酶联免疫吸附法(ELISA)、免疫胶体金法、放射性免疫分析法、生物传感器等[37]，其中被用于水体中抗生素检测较多的方法为酶联免疫吸附法(ELISA)。Kumar K等[38]建立了水体中莫能菌素检测的酶联免疫吸附法(ELISA)，该方法具有较高的灵敏度，方法的加标回收率能够达到100%，结果表明：莫能菌素ELISA方法可成为LC-MS分析方法的可靠、快速和低成本的替代方法。Maria H等[39]建立了水体中残留非甾体类抗炎药双氯芬酸(DCF)的ELISA方法，并对淡水河中的双氯芬酸进行检测，最低检测限为7.8 ng/L。酶联免疫吸附法具有检测成本低、分析速度快等优点。

2.2.5 其他检测方法 Xu等[40]建立的磁性双模板分子印迹技术可用于环境水中磺胺类化合物和氟喹诺酮类化合物检测的前处理过程中，磁性双模板分子印迹技术是一种基于磁萃取的快速、选择性的同时萃取磺胺类和氟喹诺酮类化合物的方法。周靖雯等[41]建立环境水样中4种磺胺类药物检测的中空纤维膜液相微萃取-毛细管电泳法，检测了水产养殖用水和污水中的磺胺类抗生素，4种磺胺类抗生素的检出限为0.73～1.27 μg/L。近年来，中空纤维膜液相微萃取(HF-LPME)作为一种绿色的样品前处理新技术得到了较快发展，与液质方法相比，毛细管电泳法具有分析耗时短、分离效率高、有机溶剂用量少的特点。Peixoto等[42]建立了基于微型化固相萃取和微平板分光光度法检测水中磺胺类化合物的检测方法，是一种以磺胺类化合物与对二甲基氨基肉桂醛在有机介质中的显色反应为基础，建立的微孔板形式的微型分光光度法，此方法具有简便、经济、环保的特点。

2.3 分析方法比较

通过以上不同抗生素残留检测方法灵敏度的比较，可知液相色谱串联质谱方法具有较佳的灵敏度、准确度，另外液相色谱串联质谱能够实现同时检测样品中的多种抗生素，是对水体中残留抗生素定性定量检测的重要手段。但是液相色谱串联质谱方法也存在仪器价格昂贵、样品前处理过程复杂等缺点。酶联免疫吸附法与液质方法比较具有前处理简便、节约成本等优点，但是在一次性检测水体中多种抗生素的能力以及检测灵敏度等方面仍存在提高空间。近年来，简便省时、高灵敏度的检测方法逐步得到发展，从绿色环保、降低成本、同时高效检测水体中各种抗生素方面考虑，期待着新技术的不断涌现和普及。

3 结论

通过各种方式进入水环境的抗生素随着水体的运输、循环，容易造成抗生素的广泛污染，增加细菌的耐药性，不利于人类的生存发展。随着“后抗生素时代”的来临，滥用抗生素所带来的环境污染、细菌耐药性问题成为了全球关注的热点问题。因此研发普及有效的检测方法，加强对环境水体中抗生素的监测，多渠道减少抗生素的污染来源已经成为亟待解决的问题。