抗生素與殺菌劑順序暴露對綠藻的聯合毒性

李超杰,農瓊媛,覃禮堂,2,3*,莫凌云,梁延鵬,2,3,曾鴻鵠,2,3,鄧振貴,劉 良

抗生素與殺菌劑順序暴露對綠藻的聯合毒性

李超杰1,農瓊媛1,覃禮堂1,2,3*,莫凌云2,3,4,梁延鵬1,2,3,曾鴻鵠1,2,3,鄧振貴5,劉 良5

(1.桂林理工大學環境科學與工程學院,廣西 桂林 541004；2.桂林理工大學廣西環境污染控制理論與技術重點實驗室,廣西 桂林 541004；3.桂林理工大學巖溶地區水污染控制與用水安全保障協同創新中心,廣西 桂林 541004；4.自然資源部南方石山地區礦山地質環境修復工程技術創新中心,廣西 南寧 530022；5.恒晟水環境治理有限公司,廣西 桂林 541199)

本文選取常見的3種抗生素鹽酸強力霉素(DOX)、紅霉素(ERY)、土霉素(OXY)和3種三唑類殺菌劑腈菌唑(MYC)、丙環唑(PRO)、戊唑醇(TCZ)混合體系為研究對象,以生態系統中初級生產者綠藻(蛋白核小球藻)為受試生物,研究目標污染物順序暴露的聯合毒性.結果表明,6種單一目標污染物對蛋白核小球藻抑制毒性大小為:PRO>DOX>TCZ>ERY>MYC>OXY.抗生素-三唑類殺菌劑混合體系在50%效應濃度(EC50)下同時暴露和順序暴露的抑制率差異為0.38%～36.76%.DOX與PRO、TCZ、MYC任何一種三唑類殺菌劑順序暴露于蛋白核小球藻,順序相反后,對蛋白核小球藻的毒性作用均增強,最大可增強36.82%.在不同濃度與時間的影響下,PRO-DOX和TCZ-DOX順序暴露毒性高于調整暴露順序后的DOX-PRO和DOX-TCZ順序暴露毒性,且濃度越高,抑制率差異越大.在96h～144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為0.65%～11.57%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～36.93%,順序暴露的抑制率差異范圍隨濃度增加變大.在EC50/20～EC50暴露濃度下,暴露時間96h的順序暴露抑制率差異為0.29%～36.93%,暴露時間144h的順序暴露抑制率差異為0.215%～30.09%,順序暴露的抑制率差異范圍隨時間增加變小.因此,順序暴露會改變抗生素與三唑類殺菌劑對蛋白核小球藻聯合毒性大小,且順序暴露?暴露時間和暴露濃度是影響毒性作用大小的關鍵因素.

抗生素；三唑類殺菌劑；蛋白核小球藻；聯合毒性；順序暴露

抗生素自臨床以來,被廣泛地應用于人類及動物的疾病防治等領域[1].人體和動物的代謝不足使抗生素大部分以原藥形式排出,同時傳統技術處理效果不理想,去除率低,導致處理后的污水和污泥中仍含有大量抗生素直接排入環境中[2-3].我國作為一個農業大國,農藥使用居世界第一,三唑類殺菌劑農藥因具有廣譜、低毒、高效等優點,被廣泛應用于農作物及經濟作物的病菌害防治[4].在農業生產過程中,農藥易在食品、農作物、土壤和水體中殘留甚至累積[5].已有研究發現農用地土壤中存在大環內酯類抗生素和殺菌劑殘留污染[6].因此,抗生素和三唑類殺菌劑的大量使用不可避免地使其進入環境最終威脅人體健康.

污染物毒性大小的影響因素主要包括暴露組分、暴露劑量(濃度)、暴露順序與暴露時間.研究表明污染物的毒性隨濃度或時間的變化而變化[7-10].例如,3種氨基糖苷類抗生素對青海弧菌Q67與蛋白核小球藻的聯合毒性[11],Cd2+與S-異丙甲草胺對斜生柵藻的聯合毒性[12],土霉素、環丙沙星與戊唑醇及其混合污染物對羊角月牙藻的聯合毒性[13],都具有明顯的時間依賴性,且混合物的聯合毒性作用與暴露時間以及混合物組分的濃度配比等有關.因此,污染物的毒性與暴露組分、暴露劑量(濃度)和暴露時間密切相關.

然而暴露在環境中的污染物通常是偶發的和重復的,生物體可能同時或相繼暴露于多種污染物中.但目前大多數研究主要集中于同時暴露,較少涉及污染物的順序暴露.當生物體按順序接觸兩種或多種毒物時,如果順序不同,毒性效應可能增強或減少.例如,在蚤狀鉤蝦的毒性暴露實驗中,按順序暴露于西維因和毒死蜱的蚤狀鉤蝦,先接觸毒死蜱會導致隨后的西維因暴露死亡率顯著增加[14];四種作用于不同靶標的毒物(二嗪農,丙環唑,4,6-二硝基鄰甲酚,4-硝基芐氯),其中兩種毒物的暴露順序相反,對蚤狀鉤蝦的毒性有明顯差異[15];受污染河流中的蚤狀鉤蝦對農藥暴露的敏感性比未受污染河流中的個體高是河流中農藥順序暴露的結果[16].因此,決定污染物的毒性大小的主要因素,除了暴露組分、暴露劑量(濃度)與暴露時間之外,暴露順序同樣也是一個關鍵的決定因素.人類以及其他有機體在環境中都是同時暴露或順序暴露于多種有毒物質中,只考慮同時暴露可能會低估或高估其環境影響.因此,開展順序暴露毒性研究具有重要的現實意義.

為了揭示污染物順序暴露對蛋白核小球藻聯合毒性大小的影響,本文選取3種抗生素和3種三唑類殺菌劑來探究其順序暴露對蛋白核小球藻的聯合毒性,運用等效應固定濃度比射線法(EECR)共設計9個抗生素-三唑類殺菌劑二元混合體系.以期為抗生素與殺菌劑順序暴露的生態風險評估提供數據支撐.

1 材料與方法

1.1 目標污染物

研究選取被廣泛應用于人類和動物疾病治療的3種抗生素:鹽酸強力霉素(Doxycycline hyclate, DOX,CAS號:24390-14-5)、紅霉素(Erythromycin, ERY,CAS號:114-07-8)和土霉素(Oxytetracycline, OXY,CAS號:79-57-2);常應用于農業生產中的3種三唑類殺菌劑:腈菌唑(Myclobutanil,MYC,CAS號: 88671-89-0)、丙環唑(Propiconazole,PRO,CAS號: 60207-90-1)和戊唑醇(Tebuconazole,TCZ,CAS號: 107534-96-3).DOX、ERY、OXY和MYC標準品購買于CATO Research Chemicals Inc,PRO和TCZ標準品購買于Dr. Ehrenstorfer GmbH,所有污染物標準品的純度均大于99%.

1.2 受試生物及藻種培養

指示生物蛋白核小球藻()購自中國科學院淡水藻種庫,藻種編號為FACHB-5,使用BG11培養基進行培養[17].在滅菌超凈工作臺中將純藻種轉移至裝有100mL新鮮配置的BG11培養基的250mL無菌錐形瓶內,封口,放置光照培養箱內培養,溫度22℃,光照條件2000～3000Lux,光暗時間周期12h/12h[18].每天定時搖動3～4次,并隨機調換位置,每隔96h接種一次,使藻種進行無菌繁殖和馴化,反復接種2～3次,接種時間應在藻類細胞代謝最旺盛時期(上午10:00左右)至藻基本達到同步生長[19],取對數生長期的藻進行試驗,試驗前在顯微鏡觀察確保藻液沒有被污染[20].

1.3 混合物暴露濃度設計

混合物的順序暴露濃度設計采用等效應固定濃度比射線法(EECR)[21],將混合物中各組分按各自EC50/20、EC50/10、EC50/2、EC504個產生相同效應時的濃度比進行混合.由于混合物中各組分的劑量-效應曲線(CRC)在一定范圍內具有平行關系,等效應濃度比混合在混合物濃度空間中對應的點,往往在一條直線上,從而可以類似將其看作上述均分射線法的一條射線,并可以將其看做是一個獨立的物質.

1.4 順序暴露實驗設計及毒性測試

以96孔微孔板作為載體,開展二元混合物(含組分A與組分B)順序暴露毒性實驗,在微板四周共36個孔各加入300μL超純水,防止產生邊緣效應.余下60個孔的第2、6、7及11列共24個孔中分別是空白對照組,空白對照組加入50μL超純水.第3列共6個孔以及第8列共6個孔分別加入按確定好的稀釋因子設計的4個不同濃度的A組分50μL,第4和5列為第3列的平行實驗,第9和10列為第8列的平行實驗,然后在除四周外的60個孔中均加入100μL已稀釋好的藻液,使各孔的試液總體積為150μL,每個濃度至少重復3塊板,蓋上透明蓋板密封,靜置15min后,將板置于多功能酶標儀中測定OD值,作為暴露時間=0h,然后將測完后的板置于光照培養箱中培養,培養條件不變,待達48h時再次測定其OD值作為A組分的OD48h,測完并立即對應地按確定好的稀釋因子設計的12個不同濃度的B組分50μL加入實驗組,并以之對應地在對照組加入50μL蒸餾水,此時除四周外的60個孔的總體積為200μL,蓋上透明蓋板密封,靜置15min,將板置于多功能酶標儀中測定OD值,作為B組分的OD0h,然后將測完后的板置于光照培養箱中培養,并分別在96 與144h時測其OD值.并由此計算對應時間點的目標化合物對蛋白核小球藻的生長抑制率,抑制率計算公式如式(1)[22]:

式中:OD為第(=0,48,96,144h)時刻污染物實驗組的藻液OD值,OD0i為時刻空白對照組的藻液OD值.

1.5 毒性數據處理

毒性數據用抑制率平均值表示,應用Excel進行單因素方差分析,<0.05表示兩組間存在顯著差異.

單個化學物質或混合物組分對某生物靶的毒性可通過逐漸稀釋的方法獲得不同濃度水平進而進行毒性測試得到該物質的劑量-效應關系[23],采用兩參數非線性函數Weibull(式(2))和Logit(式(3))對濃度-抑制率數據進行非線性最小二乘擬合,選擇確定系數(2)最大或均方根誤差(RMSE)最小者為最優擬合函數[24],得到劑量-效應曲線(CRC).根據CRC曲線可以計算出不同濃度下所對應的效應值,同時可以利用函數的反函數計算出不同效應下對應的濃度[25].

式中:是Weibull和Logit的位置與斜率參數,為效應即污染物對蛋白核小球藻的生長抑制率,是單個污染物或混合物的濃度.

1.6 聯合毒性作用類型

在用混合物聯合毒性效應系數判斷聯合毒性作用類型的基礎上[26],改進采用的置信區間判斷相互作用類型,運用Matlab計算,的置信區間下限:-Low=PEC/OEC_up,OEC_up為指定效應下,混合物實驗效應濃度的上限;的置信區間上限-up=PEC/OEC_low,其中OEC_low為指定效應下,混合物實驗效應濃度的下限.聯合毒性作用類型判斷:<-low為拮抗作用,-low<<---up為加和作用,>-up為協同作用.

2 結果與分析

2.1 單一目標污染物對蛋白核小球藻的毒性

6種目標污染物對蛋白核小球藻的毒性數據經Weibull或Logit函數擬合得到劑量-效應曲線(CRC)如圖1,6種目標污染物對蛋白核小球藻在96h的毒性效應數據均表現為抑制作用,且濃度越大抑制率越大,呈現經典的S型.以半數效應濃度的負對數(EC50)為毒性大小指標,在96h的暴露下,6種目標污染物毒性大小為:PRO > DOX > TCZ > ERY > MYC > OXY,EC50值分別為5.737,5.483,5.041, 4.808,4.269,4.026mol/L.藻類對不同種污染物敏感程度差異很大,造成這種毒性差異的主要原因可能與污染物自身的結構性質有關[27].

圖1 6種目標污染物對蛋白核小球藻96h的劑量-效應關系

2.2 相同濃度下順序暴露對蛋白核小球藻聯合毒性

為了揭示污染物順序暴露對蛋白核小球藻的聯合毒性大小的影響,以抗生素-三唑類殺菌劑混合物為研究對象,在兩種污染物保持相同EC50濃度下,調整暴露順序,研究污染物按不同順序暴露組成的混合物和同時暴露組成的混合物對蛋白核小球藻的聯合毒性差異.

DOX與三唑類殺菌劑順序暴露的混合物毒性隨時間變化見圖2,聯合毒性效應系數均在-low、-up之間,為加和作用.DOX與任何一種三唑類殺菌劑順序暴露于蛋白核小球藻,順序相反后,毒性作用增強,這與Zhang的等[28]研究結果一致.在暴露時間96h下(圖2C),DOX與TCZ體系毒性作用增強效果最明顯,DOX-TCZ順序暴露抑制率(73.16%)比TCZ-DOX順序暴露抑制率(36.34%)高36.82%. DOX+PRO同時暴露毒性(64.08%)與DOX-PRO順序暴露毒性(27.32%)差異最大(圖2C),抑制率絕對差值為36.76%.DOX+TCZ同時暴露毒性(73.16%)與TCZ-DOX順序暴露毒性(67.67%)差異最小(圖2C),抑制率絕對差值為5.49%.在暴露時間144h下,順序暴露明顯低于同時暴露的抑制率.DOX+PRO同時暴露毒性(70.42%)與DOX-PRO順序暴露毒性(24.59%)差異最大(圖2b),抑制率絕對差值為45.83%.DOX+TCZ同時暴露毒性(77.27%)與TCZ- DOX順序暴露毒性(71.57%)差異最小(圖2C),抑制率絕對差值為5.7%.在暴露時間96h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為5.49%～36.76%.在暴露時間144h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為5.7%～45.83%.

ERY與三唑類殺菌劑順序暴露的混合物毒性隨時間變化見圖3,聯合毒性效應系數均在-low、-up之間,為加和作用.在暴露時間96h下,同時暴露的抑制率結果高于順序暴露.ERY+TCZ同時暴露毒性(80.55%)與TCZ-ERY順序暴露毒性(65.5%)差異最大(圖3c),抑制率絕對差值為15.05%.ERY+PRO同時暴露毒性(73.90%)與PRO-ERY順序暴露毒性(73.54%)差異最小(圖3b),抑制率絕對差值為0.36%.在暴露時間144h下, ERY+MYC同時暴露毒性(92.36%)與MYC-ERY順序暴露毒性(84.03%)差異最大(圖3a),抑制率絕對差值為8.33%.ERY+PRO同時暴露毒性(88.13%)與PRO-ERY順序暴露毒性(89.19%)差異最小(圖3b),抑制率絕對差值為1.06%.在暴露時間96h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為0.36%～15.05%.在暴露時間144h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為1.06%～8.33%.

OXY與三唑類殺菌劑順序暴露的混合物毒性隨時間變化見圖4,聯合毒性效應系數均在-low、-up之間,為加和作用.在暴露時間96h下, OXY+ TCZ同時暴露毒性(68.58%)與OXY-TCZ順序暴露毒性(59.24%)差異最大(圖4C),抑制率絕對差值為9.34%.OXY+MYC同時暴露毒性(66.60%)與MYC- OXY順序暴露毒性(67.63%)差異最小(圖4a),抑制率絕對差值為1.03%.在暴露時間144h下, OXY+ TCZ同時暴露毒性(74.73%)與OXY-TCZ順序暴露毒性(65.81%)差異最大(圖4C),抑制率絕對差值為8.92%.OXY+MYC同時暴露毒性(74.58%)與MYC- OXY順序暴露毒性(74.96%)差異最小(圖4a),抑制率絕對差值為0.38%.在暴露時間96h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為1.03%～9.34%.在暴露時間144h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為0.38%～8.92%.

綜上所述,在以抗生素-三唑類殺菌劑混合體系為研究對象的順序暴露實驗中,多數混合體系同時暴露的抑制率高于順序暴露,抑制率最大可差45.83%(DOX-PRO體系),部分抗生素-三唑類殺菌劑混合體系順序暴露對蛋白核小球藻影響不明顯,抑制率最小相差0.38%(OXY-MYC體系).在暴露時間96h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為1.03%～36.76%.在暴露時間144h下,同時暴露和順序暴露的抑制率差異為0.38%～45.83%.暴露時間96～144h,順序暴露和同時暴露的抑制率差異變大.

圖2 DOX與三唑類殺菌劑EC50濃度下順序暴露對蛋白核小球藻的生長抑制率

如(a)的圖例說明:DOX-MYC:表示在0h時先加入DOX,48h時再加MYC;MYC-DOX:表示在0h時先加入MYC,48h時再加DOX; DOX+MYC:表示在0h時同時加入DOX與MYC;其它組的圖例說明與其類似

圖3 紅霉素(ERY)與三唑類殺菌劑EC50濃度下順序暴露對蛋白核小球藻的生長抑制率

圖4 土霉素(OXY)與三唑類殺菌劑EC50濃度下順序暴露對蛋白核小球藻的生長抑制率

2.3 不同濃度下順序暴露對蛋白核小球藻聯合毒性

在兩種污染物分別在EC50/20、EC50/10、EC50/2、EC50濃度下按不同順序暴露,研究其混合物對蛋白核小球藻的聯合毒性.

DOX與三唑類殺菌劑(MYC、PRO和TCZ)順序暴露的研究結果見圖5.在EC50/10暴露濃度下(圖5(a)),DOX-MYC順序暴露96h毒性(22.91%)顯著大于MYC-DOX順序暴露毒性(4.03%)(< 0.05);在暴露時間144h下,DOX-MYC順序暴露毒性(16.69%)小于MYC-DOX順序暴露毒性(20.25%) (<0.05),結果相反.在不同濃度與時間的影響下, PRO-DOX和TCZ-DOX順序暴露毒性高于調整暴露順序后的DOX-PRO和DOX-TCZ順序暴露毒性,且濃度越高,不同暴露順序的抑制率差值越大.在96h～144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為0.65%～8.68%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為9.20%～36.93%.在暴露時間96h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為0.29%～36.93%;在暴露時間144h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為1.49%～30.09%.

ERY與三唑類殺菌劑順序暴露的研究結果詳見圖6.在EC50/10暴露濃度下(圖6(a)),ERY-MYC順序暴露的96h毒性(20.70%)小于MYC-ERY順序暴露毒性(24.79%)(<0.05);在暴露時間144h下的抑制率呈現相反的結果,即ERY-MYC順序暴露毒性(33.43%)大于MYC-ERY順序暴露毒性(22.07%) (<0.05).在96～ 144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為0.93%～11.57%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為1.37%～5.50%.在暴露時間96h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為0.93%～11.56%;在暴露時間144h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為1.36%～11.57%.

OXY與三唑類殺菌劑順序暴露的研究結果詳見圖7.在EC50暴露濃度下(圖7(a)),OXY-MYC順序暴露96h毒性(61.93%)小于MYC-OXY順序暴露毒性(67.63%)(<0.05);在暴露時間144h下,OXY- MYC順序暴露毒性(75.11%)大于MYC- OXY順序暴露毒性(74.96%)(<0.05),結果相反.在96～144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為2.16%～10.89%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～7.07%.在暴露時間96h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為0.45%～ 14.73%;在暴露時間144h下,暴露濃度EC50/20～ EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～10.94%.

由上可知,濃度與時間的變化均對抗生素與三唑類殺菌劑的順序暴露產生影響.暴露時間96h～ 144h,部分混合組分調整順序前后抑制率大小呈相反結果;暴露濃度EC50/20～EC50,部分混合組分調整順序前后抑制率大小也呈相反結果.在96h～144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為0.65%～11.57%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～36.93%.暴露濃度EC50/20～EC50,順序暴露的抑制率差異范圍隨濃度增加變大.在暴露時間96h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為0.29%～36.93%;在暴露時間144h下,暴露濃度EC50/20～EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～ 30.09%.暴露時間96h～144h,順序暴露的抑制率差異范圍隨時間增加變小.

3 討論

為了揭示順序暴露對蛋白核小球藻的聯合毒性大小的影響.本文以抗生素-三唑類殺菌劑混合體系為研究對象,探究當蛋白核小球藻按順序暴露于抗生素與三唑類殺菌劑兩種毒物時,如果在保持相同濃度的情況下交換暴露順序,此時這兩種毒物對蛋白核小球藻的聯合毒性變化規律,以及探究不同濃度與時間下對順序暴露的影響.研究結果表明抗生素與三唑類殺菌劑按順序暴露于蛋白核小球藻,順序相反后,對蛋白核小球藻的聯合毒性大小影響不同.多數混合體系同時暴露的抑制率高于順序暴露,抑制率最高可差45.83%(DOX-PRO體系).部分抗生素-三唑類殺菌劑混合體系順序暴露對蛋白核小球藻影響不明顯.同時研究也發現順序暴露、暴露時間和暴露濃度是影響混合物對蛋白核小球藻毒性作用大小的關鍵因素.

DOX與三唑類殺菌劑順序暴露于蛋白核小球藻,順序相反后,毒性作用增強,引起這類毒性差異的原因,可能與每種毒物本身的特性有關[29].當生物體受到毒性脅迫時,需要一定的時間來重建體內平衡,生物體恢復快與慢,取決于化合物本身[30].由于蛋白核小球藻對每種化合物所需的恢復時間可能不同,當其先接觸的化合物損傷恢復時間較長[31],后接觸另一種化合物時,蛋白核小球藻未完全恢復,體系中有較高的殘留毒性,混合體系表現出毒性增大[32].而當生物體先接觸的化合物損傷恢復時間較短,后接觸的化合物損傷恢復時間較長,導致對生物體產生較少的殘留毒性,使得順序暴露對生物體產生較弱的毒性作用影響.

化合物的分子結構和理化性質在很大程度上決定了它們與環境的相互作用程度[33].鹽酸強力霉素和土霉素同屬于四環素類抗生素.作用機制在于藥物能與細菌核糖體30S亞基的A位置結合,影響蛋白質的合成[34].紅霉素屬于大環內酯類抗生素,藥物能與細菌核糖體50S亞基結合,抑制蛋白質合成[35].三唑類殺菌劑屬于甾醇生物合成抑制劑,該物質通過與甾醇14a-脫甲基酶結合影響甾醇類生物合成,破壞細胞膜功能[36].分子結合過程中,分子氫鍵供體、氫鍵受體多,分子間便具備形成氫鍵的條件,污染物可能更容易與受體相結合.抗生素DOX、ERY、OXY氫鍵供體數分別為16、5、7,氫鍵受體數分別為20、14、10[37].三唑類殺菌劑MYC、PRO、TCZ氫鍵供體數分別為0、0、1,氫鍵受體數分別為3、4、3[38].抗生素氫鍵供體、受體個數均多于三唑類殺菌劑,可能更容易與受試生物間形成氫鍵相結合,引起抗生素-三唑類殺菌劑順序暴露的毒性差異.

生物體本身存在共抗性及交叉抗性的現象[39],可能是部分抗生素-三唑類殺菌劑混合體系同時暴露和順序暴露對蛋白核小球藻毒性影響不明顯的原因.即某一抗生素的抗性基因與另一類三唑類殺菌劑的抗性基因位于同一質粒或染色體臨近位置上而表現出共抗性, 或生物體使用相同機制排除不同結構的化合物而表現出交叉抗性[40].順序暴露的兩個污染物的抗性基因位點相近,或蛋白核小球藻運用相同的生物體排除機制排除污染物[41],導致兩種污染物順序暴露對小球藻的毒性影響差異不大.微藻對抗生素的去除也高度依賴于抗生素的類別[42].以往的研究表明,微藻直接引起的抗生素的去除主要包括生物吸附、生物蓄積、生物降解[43],生物降解被認為是大環內酯類抗生素主要貢獻[44],微藻主要通過生物吸附去除四環素類抗生素[45],藻類對三唑類殺菌劑的去除機制可能與某一類抗生素相同,這也可能是導致兩種污染物順序暴露對小球藻毒性影響差異不大的原因.

4 結論

4.1 在96h的暴露下,6種目標污染物對蛋白核小球藻毒性效應均表現為抑制作用,且濃度越大抑制率越大,毒性大小為:PRO > DOX > TCZ > ERY > MYC > OXY.

4.2 在EC50濃度混合下,抗生素-三唑類殺菌劑混合體系同時暴露和順序暴露的抑制率差異范圍在0.38%～36.76%之間.

4.3 DOX與PRO、TCZ、MYC任何一種三唑類殺菌劑順序暴露于蛋白核小球藻,順序相反后,對蛋白核小球藻的毒性作用均增強,最大可增強36.82% (DOX-TCZ體系).

4.4 在不同濃度與時間的影響下,PRO-DOX和TCZ-DOX順序暴露毒性高于調整暴露順序后的DOX-PRO和DOX-TCZ順序暴露毒性,且濃度越高,不同暴露順序的抑制率差值越大.

4.5 濃度與時間的變化均對抗生素與三唑類殺菌劑的順序暴露產生影響,在濃度和時間變化下部分混合組分調整順序前后抑制率大小會呈相反結果.在96h～144h暴露時間下,暴露濃度EC50/20的順序暴露抑制率差異為0.65%～11.57%;暴露濃度EC50的順序暴露抑制率差異為0.15%～36.93%.暴露濃度EC50/20到EC50,順序暴露的抑制率差異范圍隨濃度增加變大.在EC50/20～EC50暴露濃度下,暴露時間96h的順序暴露抑制率差異為0.29%～36.93%,暴露時間144h的順序暴露抑制率差異為0.15%～30.09%.暴露時間96h～144h,順序暴露的抑制率差異范圍隨時間增加變小.

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Combined toxicity of sequential exposure of antibiotics and fungicides on green algae

LI Chao-jie1, NONG Qiong-yuan1, QIN Li-tang1,2,3*, MO Ling-yun2,3,4, LIANG Yan-peng1,2,3, ZENG Hong-hu1,2,3, DENG Zhen-gui5, LIU Liang5

(1.College of Environmental Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China；2.Guangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control Theory and Technology, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China；3.Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Area, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China；4.Technical innovation center of mine geological environment restoration engineering in Shishan area of South China, Ministry of natural resourcesn, Nanning 530022, China；5.Hengsheng Water Environment Management Co, LTD., Guilin 541199, China)., 2023,43(1)：404～414

The mixture systems of three antibiotics (doxycycline hydrochloride (DOX), erythromycin (ERY), oxytetracycline (OXY)) and three triazole fungicides (myclobutanil(MYC), propiconazole (PRO) and tebuconazole (TCZ)) were selected as target pollutants. The primary producer green algae () in the ecosystem was used as the test organism to study the combined toxicity of sequential exposure to target contaminants. The results showed that the inhibitory toxicities of six single target pollutants towere: PRO>DOX>TCZ>ERY>MYC>OXY. The difference of inhibition rates between simultaneous exposure and sequential exposure of antibiotic triazole bactericide mixture system mixed at 50% effect concentration was 0.38%～36.76%. The toxicity toincreased up to 36.82% when DOX, PRO, TCZ, and MYC were exposed toin the reverse order. Under the influence of different concentrations and time, the sequential exposure toxicities of PRO-DOX and TCZ-DOX were higher than that of DOX-PRO and DOX-TCZ after adjusting the exposure sequence. The higher concentrations the greater difference of inhibition rates. At the exposure time of 96h～144h, the difference of sequential exposure inhibition rates of exposure concentration EC50/20 was 0.65%～11.57%. The difference of sequential exposure inhibition rates of exposure concentration EC50was 0.15%～36.93%. The range of sequential exposure inhibition rate increased with the increase of concentration. At the exposure concentration EC50/20 to EC50, the difference of sequential exposure inhibition rates of exposure time 96h was 0.29%～36.93%. The difference of sequential exposure inhibition rates of exposure time 144h was 0.215%～30.09%. The range of sequential exposure inhibition rate decreased with the increase of time. Therefore, sequential exposure changed the combined toxicity of antibiotics and triazole fungicides to. The sequential exposure, exposure time, and exposure concentration were the key factors affecting the toxicity.

antibiotic；triazole fungicides；；combined toxicity；sequential exposure

X503

A

1000-6923(2023)01-0404-11

李超杰(1996-),男,天津人,桂林理工大學碩士研究生,主要從事環境毒理學研究.

2022-05-09

國家重點研發計劃項目(2019YFC0507504);廣西科技重大專項(桂科AA20161001,桂科AA2016100403);國家自然科學基金資助項目(21866010)

* 責任作者, 教授,qinsar@163.com