来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2020/10/20 20:16:27
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FESE |使用分子印迹聚合物结合相的薄膜扩散梯度技术原位测定城市废水中的抗生素

论文标题:Diffusive gradients in thin films using molecularly imprinted polymer binding gels for in situ measurements of antibiotics in urban wastewaters (使用分子印迹聚合物结合相的薄膜扩散梯度技术原位测定城市废水中的抗生素)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Ying Cui (崔颖), Feng Tan(谭峰), Yan Wang(王琰), Suyu Ren(任苏瑜), Jingwen Chen(陈景文)

发表时间:28 July 2020

DOI:10.1007/s11783-020-1290-5

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城市污水是抗生素进入环境的主要来源之一。监测废水中抗生素的浓度对于估算城市污水处理系统排放到环境中的抗生素总量是必要的。在Frontiers of Environmental Science & Engineering期刊今年第6期上,特别报道了一种基于分子印迹聚合物(MIPs)结合相的薄膜扩散梯度(DGT)采样方法,用于对城市废水中的两种典型抗生素:氟喹诺酮类(FQs)和磺胺类(SAs)进行原位测量。MIPs对印迹模板分子及其结构类似物具有特异性吸附能力,因此在MIP-DGT采样过程中可以选择性提取两种目标抗生素。MIP-DGTs的采样性能不受溶液pH(4.0-9.0)、离子强度(1-750 mmol/L)和溶解性有机物浓度(DOM, 0-20 mg/L)等环境因素影响。使用MIP-DGT采样器对某城市污水处理厂的污水进行了现场试验,检测到三种磺胺类药物(磺胺甲恶唑、磺胺吡啶和甲氧苄基嘧啶)和一种氟喹诺酮类药物(氧氟沙星),浓度范围为25.50~117.58 ng/L,结果与主动采样监测结果一致。通过对进出水中抗生素浓度的测量,污水处理厂对抗生素的总去除率为80.1%。本研究表明MIP-DGT是一种对城市废水中微量抗生素进行原位采样监测的有效工具。

图1 图文摘要

图2 MIPs制备原理示意图

文章亮点

• 制备了选择性分子印迹聚合物 (MIP) 结合相。

• MIP-DGT对抗生素的提取性能优异。

• 发展了MIP-DGT对废水中的抗生素原位测量方法。

• MIP-DGT方法耐用、可靠、灵敏度高。

关键词

Diffusive gradients in thin films (薄膜扩散梯度技术) ,Molecularlyimprinted polymers (分子印迹聚合物),Selective uptake (选择性提取),Antibiotics (抗生素),Passive sampling (被动采样)

摘要

• Selective molecularly imprinted polymer (MIP) binding gel was prepared.

• MIP-DGT showed excellent uptake performance for antibiotics.

• In situ measurement of antibiotics in wastewaters via MIP-DGT was developed.

• The MIP-DGT method was robust, reliable, and highly sensitive.

Urban wastewater is one of main sources for the introduction of antibiotics into the environment. Monitoring the concentrations of antibiotics in wastewater is necessary for estimating the amount of antibiotics discharged into the environment through urban wastewater treatment systems. In this study, we report a novel diffusive gradient in thin films (DGT) method based on molecularly imprinted polymers (MIPs) for in situ measurement of two typical antibiotics, fluoroquinolones (FQs) and sulfonamides (SAs) in urban wastewater. MIPs show specific adsorption toward their templates and their structural analogs, resulting in the selective uptake of the two target antibiotics during MIP-DGT deployment. The uptake performance of the MIP-DGTs was evaluated in the laboratory and was relatively independent of solution pH (4.0–9.0), ionic strength (1–750 mmol/L), and dissolved organic matter (DOM, 0–20 mg/L). MIP-DGT samplers were tested in the effluent of an urban wastewater treatment plant for field trials, where three SA (sulfamethoxazole, sulfapyridine, and trimethoprim) and one FQ (ofloxacin) antibiotics were detected, with concentrations ranging from 25.50 to 117.58 ng/L, which are consistent with the results measured by grab sampling. The total removal efficiency of the antibiotics was 80.1% by the treatment plant. This study demonstrates that MIP-DGT is an effective tool for in situ monitoring of trace antibiotics in complex urban wastewaters.

编辑点评

环境中过量的抗生素对公众健康和环境造成了严重威胁,作为抗生素主要输入源的城市污水备受关注。城市污水组分复杂,传统的主动采样方法只能提供瞬时浓度且采样后需要进行复杂的前处理。薄膜扩散梯度(DGT)技术是一种原位被动采样技术,能够获得采样时间内污染物的时间加权平均浓度,更具代表性。本研究使用选择性的分子印迹聚合物(MIP)结合相进行DGT采样,成功检出城市污水中两种常见的抗生素水平,结果稳定可靠。该方法在环境中抗生素的监测和风险评估方面具有应用潜力。

本期编辑

孟媛,女,23岁,北京化工大学化学工程学院2018级硕士生,导师为张婷婷老师,研究方向为水污染控制与治理。

投稿与检索

Frontiers of Environmental Science & Engineering是由教育部主管,高等教育出版社、中国工程院和清华大学共同主办、德国Springer公司负责海外发行的英文学术期刊,以网络版和印刷版形式出版。主编为清华大学郝吉明院士和佐治亚理工学院John C. Crittenden院士。2007年创刊,双月刊,海内外发行。

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