三种抗生素对土壤呼吸和硝化作用的影响_杨基峰
几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为及呼吸抑制的研究
几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为及呼吸抑制的研究1. 本文概述随着现代医学的快速发展，抗生素药物在治疗各种感染性疾病中发挥着至关重要的作用。
这些药物在环境中的广泛分布和累积已成为一个日益严重的全球性问题。
水体和土壤作为抗生素药物的主要归宿，不仅影响生态系统的平衡，还可能对人类健康构成潜在威胁。
本文旨在探讨几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为，特别是它们对生物体呼吸作用的抑制效果。
本文将概述抗生素药物的环境来源、传输途径以及在水体和土壤中的分布情况。
接着，将详细探讨这些药物的环境行为，包括其在环境介质中的吸附、解吸、迁移和转化过程。
本文还将分析抗生素药物对水生和陆生生物体呼吸抑制的影响，评估其生态风险。
通过综合研究和分析，本文期望能够为抗生素药物的环境风险评估提供科学依据，为制定有效的环境管理策略和减少抗生素污染提供参考。
本文的研究结果也将有助于提高公众对这一问题的认识，促进环境保护和可持续发展。
2. 抗生素药物的环境行为抗生素作为广泛应用于人类和兽医学领域的药物，在治疗各种细菌感染方面发挥着重要作用。
随着其使用的增加，抗生素残留物通过各种途径进入环境，尤其是水体和土壤，引起了广泛关注。
本节将详细探讨几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为。
抗生素的环境行为受到多种因素的影响，包括其化学性质、环境条件（如pH值、温度、有机质含量）以及生物降解能力等。
例如，一些抗生素在水体中可能因为光解、吸附或生物降解而降解，而在土壤中则可能因为吸附到土壤颗粒或被微生物分解而减少。
在水体中，抗生素的溶解度、挥发性以及光稳定性决定了它们在水环境中的迁移和转化。
一些水溶性较强的抗生素，如青霉素类和头孢菌素类，可能会随着水流扩散，增加了水体生态系统中非靶标生物的暴露风险。
在土壤中，抗生素的行为更为复杂。
土壤的吸附能力会影响抗生素的迁移和分布。
一些抗生素可能会被土壤中的有机质和黏土矿物吸附，从而减少了它们在土壤溶液中的浓度。
抗生素在有机肥料-土壤-农作物系统中的转化及影响的研究进展
抗生素在有机肥料-土壤-农作物系统中的转化及影响的研究进展李洁;刘善江【摘要】The article reviewed the advance in researching into the transformation and impact of antibiotics in an organic fertilizer-soil-crop system at home and abroad in order to provide reference for reducing antibiotic harm.The researches at home and abroad suggested that before animal wastes from mass feeding ground were used as organic fertilizers and applied to farmland,the degradation of antibiotics should be taken into account during the harmless treatment,otherwise there were potential risks for antibiotics to enter food chain ;Antibiotic residues in organic fertilizers would affect soil microorganism and soil enzyme activity and so influence soil fertility indirectly;Antibiotics would be absorbed and accumulated by some crops,thus bringing about unpredictable threat to human health.%综述了国内外对抗生素在“有机肥-土壤-农作物”系统中的转化及其影响的研究状况,旨在为降低抗生素危害提供参考.国内外研究表明:规模养殖场产生的畜禽粪便作为有机肥料施入农田土壤前,无害化处理过程需考虑抗生素降解效果,否则存在抗生素进入食物链的潜在风险；土壤微生物、土壤酶活性会受到有机肥料中残留抗生素的影响,间接影响土壤肥力；部分农作物在生长发育过程中受残留抗生素的影响,且会吸收抗生素,使抗生素在食物链中迁移累积,给人类健康带来不可预知的威胁.【期刊名称】《上海农业学报》【年(卷),期】2013(029)004【总页数】4页(P128-131)【关键词】抗生素;粪肥;有机肥料;土壤;农作物;综述【作者】李洁;刘善江【作者单位】北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100097;北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100097【正文语种】中文【中图分类】S482.2抗生素是一类由微生物产生，能在低微浓度下选择性地抑制或影响其他生物生命活动的次级代谢产物或其人工衍生物[1]。
抗生素类药物对土壤微生物呼吸的影响
抗生素类药物对土壤微生物呼吸的影响刘锋1,2,应光国13,周启星3,陶然1,2,苏浩昌1,2,李旭1,2(11中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广州 510640;21中国科学院研究生院,北京 100049;31中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳 110016)摘要:为评价抗生素类药物对土壤生态环境的影响,通过室内直接吸收法测定了磺胺、四环素、大环内酯类等几类抗生素对水稻土土壤微生物呼吸的影响.结果表明,磺胺甲嘧啶、磺胺甲 唑、氯四环素、四环素、泰乐菌素、甲氧苄啶对土壤呼吸的最大抑制率分别为34133%、34143%、2171%、3108%、7113%、38108%,以磺胺甲 唑和甲氧苄啶对土壤呼吸影响最大.在试验早期(0～2d ),磺胺甲嘧啶、磺胺甲 唑和甲氧苄啶的≥10mg ·kg -1处理显著抑制土壤呼吸.同一种抗生素随着浓度的增加对土壤呼吸的影响不同,磺胺甲 唑与甲氧苄啶对土壤呼吸的影响表现出很好的剂量依赖效应.参考农药的安全性评价标准,可以认为试验中各抗生素属于低毒或无实际危害的药物.关键词:直接吸收法;磺胺;四环素;大环内酯类;抗生素;土壤呼吸中图分类号:X17115 文献标识码:A 文章编号:025023301(2009)0521280206收稿日期:2008205226;修订日期:2008209218基金项目:国家杰出青年科学基金项目(40688001);国家自然科学基金项目(40771180)作者简介:刘锋(1978～),男,博士研究生,主要研究方向为有机污染化学和生态毒理学,E 2mail :liu feng10@1261com 3通讯联系人,E 2mail :guang 2guo.ying @E ffects of Antimicrobial Drugs on Soil Microbial R espirationLI U Feng1,2,YI NG G uang 2guo 1,ZH OU Qi 2xing 3,T AO Ran1,2,S U Hao 2chang1,2,LI Xu1,2(1.S tate K ey Laboratory of Organic G eochemistry ,G uangzhou Institute of G eochemistry ,Chinese Academy of Sciences ,G uangzhou 510640,China ;2.G raduated University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China ;3.K ey Laboratory of T errestrial Ecological Process ,Institute of Applied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110016,China )Abstract :The effects on s oil microbial respiration of sulfonamides ,tetracyclines ,macrolides and s o on were studied using the direct abs orption method.The results show sulfamethazine ,sulfamethoxazole ,chlortetracycline ,tetracycline ,tylosin and trimethoprim inhibit s oil respiration 34133%,34143%,2171%,3108%,7113%,38108%respectively.Sulfamethoxazole and trimethoprim have the highest inhibition ratesam ong all the antibiotics.In early incubation period (022d ),the concentrations above 10mg ·kg -1of sulfamethazine ,sulfamethoxazole and trimethoprim remarkably decrease s oil C O 2emission.The effects of these antibiotics vary with their concentrations too.Sulfamethoxazole and trimethoprim show g ood dose 2response relationships.According to the standard of pesticide safety evaluation protocol ,the six antibiotics pose a little risk to s oil microbial environment.K ey w ords :direct abs orption method ;sulfonamides ;tetracyclines ;macrolides ;antibiotics ;s oil respiration 全世界每年有大量的药品与个人护理品(PPCPs )应用到对人类和动物的疾病防治上[1].PPCPs 是具有生物活性的化学物质,大多以原形或代谢物的形式随动物的粪尿排入环境,近年来,PPCPs 对环境生物的潜在毒性已经成为国际研究的热点[2,3].抗生素是一类广泛使用抑制细菌保护人类和动物健康的药物[4].抗生素使用后很容易从受体内排出进入环境,目前已有越来越多的资料报道环境中抗生素的暴露情况[5～9],而对抗生素可能产生的潜在生态环境影响这方面的报道很少[5,10～12].抗生素类药物主要通过施用动物排泄物和生物污泥进入农田等陆生生态环境[13,14].本试验选择的2种磺胺类药物、2种四环类,泰乐菌素和甲氧苄啶等抗生素是当今使用量大,并且在环境中常常可以检测到[15～17],有必要研究它们对生态环境可能产生的影响.土壤呼吸作用反映了土壤微生物的总活性,可以用来作为监测土壤生态环境变化的重要指标[18～20].国内外关于农药对土壤呼吸的影响有大量的文献报道[20～22],但关于抗生素类药物对土壤呼吸的研究报道很少[11,23,24].本研究报道了6种抗生素类药物对土壤微生物呼吸产生的影响,以期为抗生素的环境风险评价提供依据.1 材料与方法111 供试材料11111 土壤采集广东省农业科学院水稻试验基地内0～15cm 耕作层水稻土,在室内风干至土壤最大持水量的20%左右,除去土壤中杂物,将土壤轻柔地磨细过1第30卷第5期2009年5月环 境 科 学E NVIRONME NT A L SCIE NCEV ol.30,N o.5May ,2009mm筛后置于4℃冷库中备用.土壤理化性质如下:土壤pH为5168,有机质含量1812g·kg-1,总氮为01959g·kg-1,总磷为01215g·kg-1,CEC为9187 cm ol·kg-1,土壤质地为黏壤土.11112 药品与试剂磺胺甲嘧啶(纯度98%)、磺胺甲 唑(纯度98%)、四环素(纯度98%)、氯四环素(纯度98%)、泰乐菌素(纯度89%)、甲氧苄啶(纯度96%)以上试剂购于南京德宝生化器材有限公司.盐酸、氢氧化钠、氯化钡、酚酞、乙醇、丙酮、甲醇等试剂均为分析纯,购于广州市芊荟化玻仪器有限公司.112 试验方法11211 试验处理磺胺甲嘧啶和磺胺甲 唑2种抗生素设置0 (对照)、1、10、40、70、100mg·kg-1共6个处理,氯四环素、四环素、泰乐菌素、甲氧苄啶4种抗生素设置0(对照)、1、10、40、70、100、300mg·kg-1共7个处理,以上各处理组均设3个重复.磺胺甲嘧啶、磺胺甲 唑加入土壤前的母液配置到丙酮中,四环素、甲氧苄啶母液配置到甲醇中,氯四环素和泰乐菌素的母液直接配置在灭菌的二次蒸馏水中.11212 方法与步骤采用直接吸收法(密闭法)测定土壤微生物呼吸[21,22].具体试验步骤:称50g供试土壤(从4℃冷库中提前取出,室温放置24h)到小塑料杯,加入015 g葡萄糖,混匀,氯四环素、泰乐菌素2种抗生素的水溶液可直接加入到土壤,配置在有机试剂的抗生素母液按设置浓度加入土壤中,等有机试剂挥发干,加水调节土壤含水量达最大含水量的60%,放于1 L可密闭容器(广口塑料瓶)中.同时将盛放有20m L 的0115m ol·L-1氢氧化钠的小白色透明塑料瓶放入密闭容器底部,盖严广口塑料瓶瓶盖.放入人工气候培养箱(温度:25℃±1℃,避光,湿度为40%)中培养,试验设置3次重复,以不加土壤作空白处理.磺胺类2个抗生素分别在培养的2、4、6、8、12、16、21d,氯四环素和泰乐菌素在2、4、6、9、12、16、21 d,四环素和甲氧苄啶在2、4、6、9、13、17、22d取出盛氢氧化钠的塑料瓶,加1m L的015m ol·L-1氯化钡溶液,加入2～3滴酚酞做指示剂,用011 m ol·L-1盐酸滴定,记录消耗的盐酸量,同时换进盛有新鲜氢氧化钠的小塑料瓶.113 数据分析根据空白与处理的滴定盐酸之差,计算二氧化碳释放量.计算结果转化为每100g干土释放二氧化碳的mg量.各处理与对照比较得抑制率的计算公式:抑制率(%)=(对照值-处理值)对照值×100 数据处理方法:①Excel计算二氧化碳的释放量、汇总成表;②用S AS统计软件将各处理(3个重复)的二氧化碳释放量做单因素Duncan检验.2 结果与讨论211 磺胺类抗生素对土壤呼吸影响21111 磺胺甲嘧啶对土壤呼吸影响从表1可见,磺胺甲嘧啶加入土壤后,在0～2 d,与对照比较,≥10mg·kg-1浓度处理显著抑制土壤的呼吸作用,且随着磺胺甲嘧啶浓度的增加,土壤的C O2释放量进一步减少.在2～4d,除100 mg·kg-1处理与对照有显著差异外,其它浓度处理土壤呼吸与对照无显著差异,表明随着培养时间的增加原来受抑制的处理土壤呼吸得到恢复.4～6d内10mg·kg-1以上浓度处理比对照及1mg·kg-1浓度处理C O2释放量又达到显著差异,表明较高浓度的磺胺甲嘧啶促进了土壤呼吸作用,而且这种促进作用随浓度增加而增强.6～8d,70、100mg·kg-1与其它处理的土壤呼吸作用强度达到显著差异.在12～21d,添加磺胺甲嘧啶的处理土壤呼吸作用比对照降低,且40mg·kg-1以上的浓度处理与对照达到显著差异.总体而言,在整个试验中,1g·kg-1浓度的磺胺甲嘧啶与对照之间土壤呼吸差异很小,而添加10mg·kg-1以上浓度的处理土壤呼吸整体上表现出先显著抑制、后明显促进、再显著抑制的特点.0～21d内100mg·kg-1处理与对照土壤释放总二氧化碳量(以干土计,下同)分别为60813、60211 mg·100g-1,两者之间差异<115%,说明磺胺甲嘧啶对土壤呼吸总体影响不大.21112 磺胺甲 唑对土壤呼吸影响表2中表明,在0～2d,10mg·kg-1及以上浓度的磺胺甲 唑处理土壤的呼吸作用受到显著抑制作用,在相同添加浓度,磺胺甲 唑比磺胺甲嘧啶表现出更强的抑制作用.2～4d内,10mg·kg-1浓度的处理土壤呼吸作用有所恢复,与对照比较,对土壤呼吸的抑制作用已经没有达到显著水平,而40 mg·kg-1以上的处理土壤呼吸作用与40mg·kg-1以下的处理及对照达到显著差异.0～4d内,各处理随着磺胺甲 唑的浓度增加,C O2释放量依次减少,18215期刘锋等:抗生素类药物对土壤微生物呼吸的影响表1 磺胺甲嘧啶对CO2释放量的影响1)Πmg·(100g)-1 T able1 E ffect of sulfamethazine on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～88～1212～1616～21CK11315a16512ab12211c3719b4813a5715a6318a 111315a16512ab12414bc3718b4618ab5913a6110a 1010210b16715a13913abc3718b4619ab5113b6012a 409919b16512ab14319ab3815b3514c3718c4217c 709710b16316ab15519a4518ab3914bc4019c4910b 1009418b16117b16013a4919a4218abc4117c5019b 1)数字后面的字母表示Duncan检验在5%显著差异水平上的检验结果,各列不同字母表示它们之间达到5%水平的显著差异,下同表现出明显的剂量依赖性效应.4～6d内,与对照比较,10、40、70mg·kg-1的处理土壤C O2释放量显著增加,并达到显著差异,而100mg·kg-1高浓度的土壤呼吸略高于对照但没有与对照达到显著差异,表明高浓度处理土壤呼吸恢复或激活较慢.6～8d内,10mg·kg-1以上的处理C O2释放量显著增加,大于对照,10mg·kg-1处理土壤呼吸强度将近是对照的2倍,而40、70、100mg·kg-1处理它们的C O2释放量比对照多3倍左右.8～12d,70、100mg·kg-1这2个处理的C O2释放量比对照明显多,达到2倍以上.12～16d,100mg·kg-1处理仍然是各处理土壤呼吸最强的一个处理.16～21d,各添加磺胺甲 唑处理的土壤C O2释放量都比对照少,只有1、100 mg·kg-1这2个处理C O2释放量与对照没有达到显著差异.总体上,土壤呼吸对磺胺甲 唑的影响非常敏感,在10mg·kg-1以上添加浓度处理表现出在前期较长时间的显著抑制、中期强烈的促进到后期又显现出抑制作用.0～21d内100mg·kg-1处理比对照土壤释放二氧化碳总量多出13914mg·(100g)-1干土,对土壤呼吸总的促进程度达到2219%.比较2种磺胺类抗生素对土壤呼吸影响结果,磺胺甲 唑对土壤呼吸前期(0～4d)的抑制作用强于磺胺甲嘧啶.而且在培养中期,>10mg·kg-1浓度处理对土壤呼吸促进作用也显著强于磺胺甲嘧啶.表2 磺胺甲 唑对CO2释放量的影响Πmg·(100g)-1T able2 E ffect of sulfamethoxaz ole on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～88～1212～1616～21CK11315a16512a12211c3719c4813b5715b6318a 111811a16019a12116c2911c3811b4713c5816ab 109917b15713a15411a6718b3612b4210d4817c 408918c13613b15914a13318a5117b4414cd4714c 708717cd11312c14317ab15116a12210a5812b4519c 1008213d10813c13015bc15016a14011a7814a5715b212 四环类抗生素对土壤呼吸的影响21211 氯四环素对土壤呼吸影响氯四环素对土壤呼吸的影响结果见表3.添加药物前2d,只有100、300mg·kg-1这2个高浓度的氯四环素处理对土壤的二氧化碳释放量起显著的抑制作用,其它各处理之间差异很小.随着培养时间增长,在2～6d内,添加氯四环素的处理土壤呼吸作用得到恢复,各处理之间的土壤呼吸强度相近.6～9d,10mg·kg-1以上的各处理都对土壤微生物呼吸起到了一定促进作用,70mg·kg-1以上浓度处理对土壤呼吸作用的促进作用达到统计上的显著水平,他们的二氧化碳释放量绝对值与对照有较大的差异.9～21d,有部分处理的土壤二氧化碳释放量之间存在统计上的显著差异,但他们之间的二氧化碳释放量绝对值差异小.总体而言,氯四环素对土壤呼吸作用影响不大,主要表现出前2d高浓度氯四环素抑制土壤呼吸.0～21d,300mg·kg-1与对照处理土壤二氧化碳释放总量分别为64012、64615mg·(100g)-1,总体差异不到1%.21212 四环素对土壤呼吸影响四环素对土壤呼吸的影响见表4,四环素对土壤呼吸的影响在0～4d在统计上没有规律,各处理之间的土壤二氧化碳释放量的绝对值差异很小.在4～6d,100、300mg·kg-1这2个高浓度处理对土壤呼吸作用起显著的促进作用.6～17d各添加四环素的处理土壤的呼吸作用与对照比都有所增强,其2821环 境 科 学30卷 表3 氯四环素对CO2释放量的影响Πmg·(100g)-1T able3 E ffect of chlortetracycline on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～99～1212～1616～21CK12213ab15912a12917a7819ab5310a5017ab4614ab 112310a16018a13014a7710b5113a5010ab4612ab 1012018ab16114a12814a8319ab5419a5210a4712a 4012114ab16110a12319a8317ab5317a5019ab4518b 7012115ab15718a12614a8519a5511a5113ab4515b 10012011b15816a13014a8617a5317a5112ab4613ab 30012012b15819a13118a8518a5512a4915b4511b中连续3次(6～9、9～13、13～17d)都以300 mg·kg-1处理土壤的二氧化碳释放量最大,可见试验中高浓度的四环素对土壤中的C O2释放量有明显的刺激作用.总体来看四环素对土壤呼吸的影响主要表现在培养中期的一定程度的促进作用,而前期和后期对土壤呼吸的影响不明显.0～21d内300mg·kg-1处理与对照土壤释放总二氧化碳量分别为55815、52616mg·(100g)-1,总的促进率为6%.以上2种四环类抗生素对土壤呼吸的影响不大,在整个培养过程中,氯四环素的最高浓度300m g·kg-1处理对土壤呼吸也没有什么影响,而四环素的300 m g·kg-1处理对土壤呼吸表现出明显地促进作用.表4 四环素对CO2释放量的影响Πmg·(100g)-1T able4 E ffect of tetracycline on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～99～1313～1717～22CK10115ab13419ab9914b5810c5217c4016b3915ab 19919b13610a9818b6417b5514b4111b3816b 1010011b13314ab9614b6016bc5412bc4111b3816b 409917b13312ab9719b6215bc5513b4017b3816b 7010019b13319ab9818b6319b5513b4019b3813b 10010111b13018b10614a6512b5513b4116b3913ab 30010312a13216ab10717a7318a5813a4218a4011a213 大环类酯抗生素对土壤呼吸的影响在表5中,0～4d内泰乐菌素70mg·kg-1以上的浓度显著抑制土壤呼吸作用,而低于70mg·kg-1各处理与对照土壤呼吸相比没有差异,说明在早期只有高浓度泰乐菌素才抑制土壤呼吸.而在4～12d 则相反,即从添加药物的第4d开始,加入较高浓度的泰乐菌素(≥70mg·kg-1)的土壤微生物呼吸没有受到抑制,反而显著增加,说明土壤呼吸得到恢复,土壤微生物活性受到激活.12～16d,各处理之间的土壤呼吸没有显著差异,并且各土壤二氧化碳的释放量也非常接近.16～21d,添加10mg·kg-1以上的泰乐菌素处理明显地表现出抑制土壤呼吸作用.总体来看,试验的中低浓度(1、10、40mg·kg-1)泰乐菌素对土壤呼吸作用没有影响,70mg·kg-1以上的浓度则显著的影响土壤呼吸.泰乐菌素对土壤呼吸的影响主要表现高浓度处理在前期对土壤呼吸的抑制,中期对土壤呼吸明显地促进,到后期又抑制土壤呼吸作用.0～21d,300mg·kg-1处理与对照土壤释放总二氧化碳量分别为64012、67316 mg·(100g)-1,总的刺激率为512%,可见泰乐菌素整体上对土壤微生物呼吸影响不大.214 甲氧苄啶对土壤呼吸的影响由表6可见,0～2d土壤呼吸对甲氧苄啶反应敏感,添加甲氧苄啶处理的土壤二氧化碳的释放量都低于对照处理,10mg·kg-1以上的处理则显著抑制土壤的呼吸作用.甲氧苄啶对土壤呼吸的抑制作用在2～4d表现明显,较高浓度即40mg·kg-1以上的处理对土壤呼吸产生显著的抑制效果,二氧化碳的释放量与对照比较相差很大.在4～6d,除300 mg·kg-1处理对土壤呼吸有显著抑制作用外,其它添加甲氧苄啶各处理(除1mg·kg-1外)都对土壤呼吸有明显的促进作用,40mg·kg-1处理土壤二氧化碳释放量最多,表明中间浓度处理土壤呼吸恢复和激活的最快.6～22d,各处理随着甲氧苄啶的浓度增加,土壤二氧化碳释放量也相应增加,表现出对土壤呼吸刺激作用与甲氧苄啶的浓度成正比关系.在638215期刘锋等:抗生素类药物对土壤微生物呼吸的影响表5 泰乐菌素对CO2释放量的影响Πmg·(100g)-1 T able5 E ffect of tylosin on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～99～1212～1616～21CK12213a15912a12917bc7819d5310d5017a4614ab 112211ab15913a12215c7813d5510cd5019a4711a 1012117abc16113a11913c7915d5218d5016a4515bc 4012118abc16110a12216c9317c5617cd5011a4319de 7012015c14719c14419a10816a6812a5010a4315de 10012019bc15312b13415ab9814bc5816c5016a4311e 30012017bc15214b13814ab10210b6314b5118a4418cd表6 甲氧苄啶对CO2释放量的影响Πmg·(100g)-1T able6 E ffect of trimethoprim on CO2em issionΠmg·(100g)-1处理浓度Πmg·kg-1处理时间Πd0～22～44～66～99～1313～1717～22CK10313a13316b9610bc5419f5312g4211c4117c 110212a13718a9018cd5310f5516f4312c4211c 109912b13610a9818b6017e6212e4419bc4218c 409713bc12610c11915a8017d6513d4819bc4514b 709611c10319d11718a9010c7214c4813bc4311c 1009619bc9019e11410a10417b8614b5114b4612b 3009618bc8217f8418d12617a12410a6016a4915a～22d内,300mg·kg-1处理土壤二氧化碳的总释放量为36011mg·(100g)-1,土壤微生物二氧化碳的释放量与对照比较,增加了8716%.而在0～22d内, 300mg·kg-1处理与对照处理总二氧化碳释放量分别为52419、62510mg·(100g)-1,总刺激率也达到1910%.总体来看,在本试验浓度范围内,甲氧苄啶对土壤呼吸的影响主要体现为刺激作用,且中、后期的刺激作用与浓度成正比关系,表现出明显地剂量依赖效应.以上6种抗生素对土壤呼吸的影响存在很大差异,主要因为不同的药物化学结构和作用机制不同[24].除了四环类抗生素对土壤呼吸影响不大外,其它4种药物在整个试验培养过程中都维持有作用活性,即对土壤呼吸存在明显影响.土壤施药初期,各剂量处理对土壤呼吸作用均表现出一定的抑制效果,且浓度愈高对土壤呼吸作用的抑制愈强.原因可能是施药后土壤中所含的抗生素的量超过了影响土壤呼吸作用的浓度阈值,并且可能杀死了某些微生物,因此呈现出抑制效应[25].药物对土壤微生物的呼吸有抑制作用,但这种影响表现出非持续性,原因可能是随着培养时间的增加,药物在影响微生物活动的同时,能被微生物分解,其含量不断减少,能降解到低于药物对土壤呼吸影响的浓度阈值,因此呼吸作用也较快恢复,且土壤微生物的耐受性增加,土壤中产生抗性种群,使土壤的呼吸逐渐恢复正常[24,25].而药物对土壤呼吸的促进作用其可能的原因是药物施入土壤后,作为微生物生长的C、N源,形成新的微生物优势种群[26,27].药物的作用目标是针对一定的“靶微生物”,而不是对土壤中所以的微生物,如果土壤中的“靶微生物”少,而其他非靶微生物对药物又具有一定的耐受性,就可能出现土壤中的C O2的释放量增加的现象[24].但抗生素对土壤呼吸影响应该结合土壤中微生物种类、数量的变化以及药物加入土壤后的降解程度、降解产物的分析才能得到更好地解释.215 抗生素对土壤呼吸作用影响评价试验中抗生素类药物对土壤微生物呼吸的影响评价参考农药的安全性评价标准.利用田间用量等级划分法来评价药物的毒性.≤1mg·kg-1,对土壤呼吸的抑制强度达50%的药物定为高毒级;1～10 mg·kg-1,为中毒级;>10mg·kg-1,抑制强度为50%的药物定为低毒级[28].通过计算,磺胺甲嘧啶、磺胺甲 唑对土壤呼吸的最大抑制率分别为34133%、34143%.氯四环素、四环素的最大抑制率分别为2171%、3108%.泰乐菌素、甲氧苄啶最大抑制率分别为7113%、38108%.6种抗生素对土壤呼吸都有抑制作用,但抑制强度均未达到50%.因此,根据上述毒性等级4821环 境 科 学30卷划分标准,在实验浓度范围内,抗生素对土壤微生物属于低毒或无实际危害.但2个磺胺药以及甲氧苄啶在较高浓度(100mg·kg-1左右)时对土壤呼吸的抑制达到30%～40%,反映出抗生素对土壤呼吸有比较大影响.3 结论2种磺胺类抗生素对土壤呼吸的影响相似,先是抑制、中间促进、后期再抑制,磺胺甲 唑对土壤呼吸影响更强.2种四环类抗生素对土壤呼吸作用影响不大.泰乐菌素在培养中期对土壤呼吸起到促进作用,前后期影响不大.甲氧苄啶对土壤呼吸有较大的影响,对土壤呼吸影响表现出明显的剂量依赖效应.在0～4d,随甲氧苄啶浓度增加对土壤呼吸的抑制逐渐增强,在6～22d,对土壤呼吸的促进作用也随浓度增加而增强.抗生素对土壤呼吸影响评价结果表明试验中各抗生素属于低毒或无实际危害的药物.参考文献:[1] Díaz2Cruz M S,Lopez de Alda M J,Dam ia B.Environmentalbehavior and analysis of veterinary and human drugs in s oils,sediments and sludge[J].T rends in Analytical Chem istry,2003,22(6):3402351.[2] Boxall A B A,K olpin D W,Halling2S rensen B,et al.Areveterinary medicines causing environmental risks?[J].Environ SciT ec,2003,37(15):286A2294A.[3] J rgensen S E,Halling2S rensen B.Drugs in the environment[J].Chem osphere,2000,40(7):6912699.[4] Baguer A J,Jensen J,K rogh P H.E ffects of the antibioticsoxytetracycline 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抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展
第２卷第１期２００７年３月生态毒理学报ＡｓｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙＶｏｌ．２，Ｎｏ．１Ｍａｒ．２００７收稿日期：２００６－１１－１７录用日期：２００７－０２－１５基金项目：国家重点基础研究发展规划（９７３）项目（Ｎｏ．２００７ＣＢ４０７３０４）作者简介：孔维栋（１９７６—），男，博士（现为美国普度大学博士后）；＊通讯作者（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ），Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｇｚｈｕ＠ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎ抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展孔维栋，朱永官＊中国科学院生态环境研究中心土壤环境研究室，北京１０００８５摘要：规模化养殖快速发展，常使用兽药来防治各种禽畜病害，导致大量兽药随动物粪便排出体外．含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田而造成土壤污染，对人类健康和生态系统产生潜在危害．养殖业使用的主要兽药种类为抗生素类药物，且用量逐年增加，目前土壤中兽药残留浓度范围为μｇ・ｋｇ－１级到ｇ・ｋｇ－１级．在总结国内外及本课题组相关研究的基础上，论文较为系统地概述了兽药对植物生长和土壤微生物群落功能和结构的影响，探讨了今后兽药生态毒理学研究的主要方向．抗生素类兽药对植物和土壤微生物群落的影响受兽药种类、土壤因子（如有机质含量、矿物类型等）的影响．植物吸收抗生素类兽药可能是主动吸收过程，且大量在植物根系内累积，同时也可在植物地上部累积．抗生素类兽药极易诱导产生大量抗药菌，并可能诱导产生群落抗性（Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ－ＩｎｄｕｃｅｄＣｏｍｍｕｎｉｔｙＴｏｌｅｒａｎｃｅ，ＰＩＣＴ），将对包括人类在内的生态系统健康产生深远影响．关键词：兽药；生态毒理学；植物；土壤微生物；效应文章编号：１６７３－５８９７（２００７）１－００１－０９中图分类号：Ｒ９９，Ｘ５３文献标识码：ＡＡＲｅｖｉｅｗｏｎＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙｏｆＶｅｔｅｒｉｎａｒｙＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｔｏＰｌａｎｔｓａｎｄＳｏｉｌＭｉｃｒｏｂｅｓＫＯＮＧＷｅｉ－ｄｏｎｇ，ＺＨＵＹｏｎｇ－ｇｕａｎ＊ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｏｉｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５Ｒｅｃｅｉｖｅｄ１７Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００６ａｃｃｅｐｔｅｄ１５Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００７Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｏｕｓａｎｄｓｏｆｔｏｎｓｏｆｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｌｙａｃｔｉｖｅｓｕｂｓｔａｎｃｅｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｖｅｔｅｒｉｎａｒｙｍｅｄｉｃｉｎｅｓｉｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｉｍａｌａｎｄｐｏｕｌｔｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｍｏｓｔｏｆｔｈｅｄｒｕｇｓａｒｅｐｏｏｒｌｙａｂｓｏｒｂｅｄｂｙａｎｉｍａｌｓａｆｔｅｒｉｎｔａｋｅ．Ｔｈｅａｎｉｍａｌｅｘｃｒｅｍｅｎｔｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｕｎｃｈａｎｇｅｄｄｒｕｇｓａｎｄｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙｉｎａｃｔｉｖａｔｅｄｆｏｒｍｓａｒｅｅｉｔｈｅｒｄｉｒｅｃｔｌｙｏｒｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌｅａｓｅｄｉｎｔｏｓｏｉｌｓａｎｄｏｔｈｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｂｙｓｐｒｅａｄｉｎｇａｎｉｍａｌｅｘｃｒｅｍｅｎｔｓｆｒｏｍａｎｉｍａｌｈｕｓｂａｎｄｒｙａｓｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎｔｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌｓ．Ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｒａｎｇｅｓｆｒｏｍａｆｅｗμｇｕｐｔｏｇ・ｋｇ－１．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｖｅｔｅｒｉｎａｒｙｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓｏｎｐｌａｎｔｓａｎｄｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｄｉｖｅｒｓｅ，ｍａｉｎｌｙｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｖｅｔｅｒｉｎａｒｙａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｏｉｌｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｓｏｉｌａｎｄｃｌａｙｔｙｐｅｓ．Ｐｏｓｓｉｂｌｙ，ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｕｐｔａｋｅｂｙｐｌａｎｔｉｓａｎｅｎｅｒｇｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ．Ｉｔｉｓｌｉｋｅｌｙｔｈａｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｃｏｍｍｕｎｉｔｙｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ＰＩＣＴ）ｃａｎｂｅｐｒｏｖｏｋｅｄｇｒｅａｔｌｙｂｙｖｅｔｅｒｉｎａｒｙｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓａｎｄｃａｎｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｖｅｒｓｅｓｏｉｌｆａｃｔｏｒｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｇｒｅａｔｒｉｓｋｔｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍｈｅａｌｔｈｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ；ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ；ｐｌａｎｔ；ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ；ｅｆｆｅｃｔｓ生态毒理学报第２卷据粗略统计，美国１９９６年用在动物健康上的药物总花销为３３亿美元，其中疾病治疗花费２３亿美元，预防疾病和促生长药物花费５．４亿，提高禽畜免疫能力的疫苗类药物花费４．６６亿美元（ＡｎｉｍａｌＨｅａｌｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９７）．仅水产养殖业美国每年抗生素消费量约在９２．５ｔ至１９６．４ｔ之间（Ｂｅｎｂｒｏｏｋ，２００２）．但就目前的统计情况来看，对兽药消费量的统计并不准确（Ｂｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００３），长期以来，兽药在保障动物健康，提高畜禽生产力，促进畜牧业发展，改善人民生活水平等方面起到了重要作用．随着集约化畜牧业快速发展，家畜疾病也越来越复杂，导致抗菌药、抗寄生虫药、杀虫药、消毒药和各种生长促进剂、微量元素（如砷、硒等）的大量使用．这些药物或代谢产物在环境中往往能维持很长时间的活性，对自然环境中的微生物、部分植物、动物产生不同程度的影响，造成生态、环境平衡的破坏，对人类健康产生潜在的威胁．兽药和饲料添加剂的大量使用，带来了两种负面影响：一方面是大量外源性化学物进入畜产品中，使动物性食品中药物残留越来越严重，对人类的健康和公共卫生构成威胁，这包括对消费者的直接毒性作用，如引起急慢性毒性作用、过敏反应及致畸、致癌和致突变作用．抗生素药物残留会造成病原菌耐药性增加，并对人类胃肠道正常菌群产生不良影响，致使正常菌群平衡被破坏，从而致病菌大量繁殖，增加人类疾病的治疗难度（Ｍ!ｌｂａｋｅｔａｌ．，１９９９）．另一方面，各类大型养殖场的动物使用兽药和添加剂后，大部分以原药和代谢产物的形式经动物的粪便和尿液进入生态环境中，对土壤环境、水体等带来不良影响，并通过食物链对生态环境产生毒害作用，影响其中的植物、动物和微生物的正常生命活动，最终将影响人类的健康．因此，近年来，兽药对生态环境的影响逐渐成为研究热点（Ｂｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００３；Ｔｈｉｅｌｅ，２００３）．１兽药消费状况目前养殖业使用的药物达上百种，英国和荷兰主要使用的兽药类型见表１，在世界范围内兽药使用种类及数量逐年增加，我国则缺乏这方面的数据．１９９６年，全世界抗生素饲料添加剂的用量占全部饲料添加剂用量的４５．８％，抗生素总产量的７０％左右用于畜牧业（Ｈｅｉｌｉｇｅｔａｌ．，２００２）．欧盟国家使用的兽药主要是抗生素和杀寄生虫类药物（Ｔｏｌｌｓ，２００１），抗生素类兽药约占所有兽药用量的７０％以上（Ｈａｌｌｉｎｇ－Ｓ!ｒｅｎｓｅｎｅｔａｌ．，１９９８）．在丹麦，每年兽药和饲料添加剂的消费总量为１６５ｔ，其中１００ｔ作为猪场的促生长调节剂；４５ｔ为治疗性药物；１０ｔ用于集约化渔场；１１ｔ用于家禽的疾病防治（ＷｏＨｅｎｂｅｒｇｅｒｅｔａｌ．，２０００）．德国养殖业每年处方药物的用量达１００ｔ，欧共体每年抗生素的消耗量达５０００ｔ，其中四环素类兽药用量达２３００ｔ（Ｈｉｒｓｃｈｅｔａｌ．，１９９９）．表１英国和荷兰养殖业主要使用的兽药种类（Ｂｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００３）Ｔａｂｌｅ１ＭａｊｏｒｕｓａｇｅｖｅｔｅｒｉｎａｒｙｍｅｄｉｃｉｎｅｓｂａｓｅｄｏｎｄａｔａｏｂｔａｉｎｅｄｆｏｒｔｈｅＵＫａｎｄＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ（Ｂｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００３）种类作用治疗疾病举例抗生素类杀死微生物、抑制微生物繁殖或生长细菌引起的疾病的治疗或预防阿莫西林、洁霉素、土霉素、泰乐素、磺胺嘧啶内生寄生虫药剂杀死动物体内内生寄生虫治疗或驱除动物肠胃、肝及肺内寄生虫伊维菌素、噻嘧啶、三氯苯哒唑球虫抑制剂（ｃｏｃｃｉｄｉｏｓｔａｔｓ）杀死动物肠内单细胞寄生虫治疗球虫病、猪痢疾等氨丙啉、氯砒啶、地美硝唑抗真菌药杀死或控制真菌病原菌治疗真菌及酵母引起的病害洛华盛、咪康唑水产病害药剂抑制水体中有害生物繁殖和生长抑制海虱子（ｓｅａｌｉｃｅ）及ｆｕｎｒｕｎｃｕｌｏｓｉｓ阿莫西林、甲基吡啶磷、赛灭宁、因灭汀、氟苯尼考、土霉素激素类协调细胞功能、感知细胞变化感应排卵等活动、抑制排卵、提高食物消化烯丙孕素、苯甲酸雌二醇、甲酸雌二醇、甲基睾酮生长剂类提高动物肉及其副产品产量提高食物消化效率黄磷脂、孟宁素、盐霉素安乐死药剂杀死患病动物ｐｅｎｔｏｂａｒｂｏｔｏｎｅｓｏｄｉｕｍ镇定药物使动物安定ｐｈｅｎｏｎａｒｂｉｔｏｎｅ非甾体抗炎药抑制前列腺素产生保泰松预防、治疗胀痛病类药物治疗胀痛类疾病（主要应用于牛）ｄｉｍｅｔｈｉｃｏｎｅｓ，ｐｌｏｘａｌｅｎｅ２孔维栋等：抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展第１期如一项统计认为美国每年养殖业消费抗生素约为８５００ｔ，但另一项统计表明美国养殖业消费的抗生素应该为１１２０ｔ（Ｍｅｌｌｏｎｅｔａｌ．，２００１）．目前没有检索到我国公开发表的兽药用量和使用种类的相关数据．２兽药在土壤中的残留状况抗生素类药物一般有６０￣９０％随动物粪便排出体外（Ｈａｌｌｉｎｇ－Ｓ!ｒｅｎｓｅｎｅｔａｌ．，１９９８）．按美国目前抗生素类兽药每年用量约１１０００ｔ计算（ＡｎｉｍａｌＨｅａｌｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９７），则每年从养殖业流入环境的抗生素就达到６６００￣９９００ｔ，含有大量兽药的养殖场粪尿进入土壤后将导致农业土壤污染（Ｓｐａｅｐｅｎｅｔａｌ．，１９９７；Ｍｏｎｔｆｏｒｔｓｅｔａｌ．，１９９９；Ｍｅｙｅｒｅｔａｌ．，２０００），且这些兽药很可能在土壤中累积．目前，在土壤、水体、大气，甚至地下水等许多环境中均已检测到残留兽药（Ｈｅｂｅｒｅｒｅｔａｌ．，１９９８；Ｈｉｒｓｃｈｅｔａｌ．，１９９９）．１９９９￣２０００年美国河流中药物、激素及有机污染物调查发现，２７％的河流水样中（共１３９个）检测到药物，浓度最高达到０．７μｇ・Ｌ－１（Ｋｏｌｐｉｎｅｔａｌ．，２００２）．动物体内的兽药最终进入粪尿等排泄物，因此，动物排泄物中兽药及其中间代谢产物浓度较高．经过处理的养猪场有机肥料中磺胺类药物浓度高达３．５ｍｇ・ｋｇ－１，四环素类药物高达４ｍｇ・ｋｇ－１（Ｈ!ｐｅｒｅｔａｌ．，２００２；Ｈａｍｓｃｈｅｒｅｔａｌ．，２００２；Ｓｅｎｇｅｌ!ｖｅｔａｌ．，２００３）．Ｃａｍｐａｇｎｏｌｏ等（２００２）检测了养猪场粪便中多种抗生素类兽药浓度．结果表明，液体粪尿中四环素类兽药含量最高可达到１ｍｇ・ｋｇ－１，洁霉素０．２４ｍｇ・ｋｇ－１，磺胺甲嘧啶０．４ｍｇ・ｋｇ－１．这些液体粪尿施入土壤后，土壤中抗生素类兽药浓度为１０μｇ・ｋｇ－１．Ｈａｍｓｃｈｅｒ等（２００２）研究了多年施用养猪场粪尿（四环素４．０ｍｇ・ｋｇ－１，氯四环素０．１ｍｇ・ｋｇ－１）土壤中抗生素的含量．结果表明，四环素在０￣１０ｃｍ土壤中含量为８６．２μｇ・ｋｇ－１，１０￣２０ｃｍ为１９８．７μｇ・ｋｇ－１，２０￣３０ｃｍ为１７１．７μｇ・ｋｇ－１，氯四环素在这３层土壤中为４．６￣７．３μｇ・ｋｇ－１．Ｇｏｌｅｔ等（２００２）研究表明，污水处理厂污泥中诺氟沙星和环丙沙星的含量可分别达到２．０３和１．９６ｍｇ・ｋｇ－１，将含这两种抗生素的污泥施入土壤８个月后，土壤中这两种抗生素含量分别为０．３５和０．３２ｍｇ・ｋｇ－１，２１个月后含量为０．２７和０．３ｍｇ・ｋｇ－１．这些结果预示，抗生素被土壤吸附后降解较慢，容易在土壤中累积，对生态系统和人体健康形成潜在威胁（Ｈａｍｓｃｈｅｒｅｔａｌ．，２００２）．据Ｍｏｒａｌｅｓ－Ｍｕ"ｏｚ等（２００４）报道，在西班牙施用养殖场禽畜粪便的土壤中，诺氟沙星和环丙沙星含量可高达９．８和５．８ｍｇ・ｋｇ－１．瑞士牛、猪牧场土壤中磺胺甲嘧啶类药物则高达２０ｍｇ・ｋｇ－１；丹麦试验站施用养殖场液体粪便的农业土壤中氯四环素含量为１５．５μｇ・ｋｇ－１，泰乐素为５７．４μｇ・ｋｇ－１（Ｈａｌｌｅｒｅｔａｌ．，２００２）．ＤｅＬｉｇｕｏｒｏ等（２００３）研究了抗生素在动物－粪便－土壤中的迁移规律．他们连续５天给出生２０天的小牛（约６５ｋｇ）饲喂土霉素，剂量为每天６０ｍｇ・ｋｇ－１，土霉素喂养试验结束１５天后，再连续５天饲喂泰乐素，每天２０ｍｇ・ｋｇ－１．饲喂土霉素试验结束后第２天粪便中这两种抗生素含量分别高达８７１．７和１１５．５ｍｇ・ｋｇ－１．Ａｇａ等（２００６）也做了相似的试验，每天喂给每头牛７５ｍｇ土霉素，喂养约５个月后，将牛粪便作为氮肥施入土壤．结果表明，粪便施入土壤２２天后０￣５ｃｍ土壤中四环素类抗生素及其代谢产物总含量为２８１．３４ｍｇ・ｋｇ－１，７０天后总含量为６７．２５ｍｇ・ｋｇ－１，１４４天后为３．６０ｍｇ・ｋｇ－１．由此可见，动物－粪便－土壤系统中抗生素药物的迁移转化是一个值得关注的环境问题．３兽药对植物的生态毒理学效应植物对兽药的吸收及兽药对植物的影响依兽药、植物和土壤类型不同而有很大差异（Ｐａｔｔｅｎｅｔａｌ．，１９８０；Ｍｉｇｌｉｏｒｅｅｔａｌ．，１９９５）．我们的研究发现紫花苜蓿（ＭｅｄｉｃａｇｏｓａｔｉｖａＬ．）吸收土霉素的过程为主动吸收，且主要累积在根部；土霉素主要通过影响紫花苜蓿根系生理过程而显著抑制紫花苜蓿的生长，但对紫花苜蓿吸收水分没有影响（Ｋｏｎｇｅｔａｌ．，２００６）．目前有关植物吸收兽药机理方面的研究还非常少．与大多数研究较清楚的污染物相似，低浓度兽药可促进植物生长，高浓度则抑制植物生长，但在不同土壤或生长基质上，兽药对不同植物的影响差异非常大．Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ（１９８２）发现土壤中四环素类兽药提高了萝卜、小麦和玉米的产量，显著提高了植物体内Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎ等养分的含量；但在砂壤上四环素降低了斑豆产量，在粘壤上则对斑豆产量影响不大．Ｊｊｅｍｂａ（２００２）研究发现土壤中５００ｍｇ・ｋｇ－１的灭滴灵、８０００ｍｇ・ｋｇ－１的氯喹、１０６００ｍｇ・ｋｇ－１的奎纳克林对大豆生长影响不大，３生态毒理学报第２卷说明这３种兽药毒性较小或大豆对这３种兽药不敏感．该结果可能也与这３种兽药在该供试土壤中的有效性低有关．该土壤有机质含量高达４．９％，３种兽药可能被有机质吸附较强而降低了其效性．因此，兽药的植物毒性及其潜在生态效应主要由供试土壤特征、植物种类和兽药类型等因素决定．Ｍｉｇｌｉｏｒｅ等（２００３）将萌发的香瓜、莴苣、萝卜和菜豆的种子置于含有恩诺沙星的固体培养基Ｍｕｒａｓｈｉｇｅ和Ｓｋｏｏｇ上，研究该兽药在不同时间对这４种作物生长的影响，发现低浓度恩诺沙星（５０￣１００μｇ・Ｌ－１）促进了这４种蔬菜的生长，高浓度则显著抑制了这４种作物主根、胚轴、子叶的长度，降低了叶片数量，其中对根的抑制效果最明显；作用时间对恩诺沙星的毒性影响不明显．Ｂｏｘａｌｌ等（２００６）研究发现，土培条件下１ｍｇ・ｋｇ－１土霉素、保泰松和恩诺沙星显著抑制胡萝卜和莴苣生长，而相同浓度的阿莫西林、磺胺嘧啶、泰乐素、甲氧苄啶和氟苯尼考等对这两种蔬菜生长没有影响．不同兽药对植物的毒害机理不同，但目前有关这方面的研究还较少．Ｍｉｇｌｉｏｒｅ等（１９９８）研究表明，土培和培养基条件下３００ｍｇ・ｋｇ－１的磺胺间二甲氧嘧啶（Ｓｕｌｐｈａｄｉｍｅｔｈｏｘｉｎｅ）均显著抑制大麦和玉米生长，她们认为兽药对植物的毒性是植物体内该污染物与叶酸相互竞争的结果，叶酸与嘌呤合成有关，而嘌呤是细胞分裂素和脱落酸的前体，因此植物吸收兽药而降低了对叶酸的吸收从而影响了其正常的生理功能．Ｂｒａｄｅｌ等（２０００）研究发现，１００￣１０００ｍｇ・Ｌ－１四环素的营养液可抑制圣诞红幼芽（ｐｏｉｎｔｔｉａｓｃｉｏｎｓ）分枝，使圣诞红嫁接后单轴生长．他们采用ＰＣＲ方法检测发现，四环素抑制植原体（Ｐｈｙｔｏｐｌａｓｍａｓ）活性而导致单轴生长；去除四环素后，继续培养又生长出植原体．一般园林育苗及种植蔬菜的土壤中施用大量有机肥，而通过有机肥带入土壤的兽药可能通过抑制幼苗分芽而影响植物生长．已有研究结果表明，植物可吸收并累积兽药，不同植物累积在根系和地上部的兽药量差异很大．Ｍｉｇｌｉｏｒｅ等（１９９８）发现兽药在植物根系及地上部均可显著积累（μｇ・ｇ－１），但不同植物不同部位累积兽药的能力差异很大，这与不同植物吸收和转运兽药能力不同有关．大麦根系积累量／叶积累量（Ｒ／Ｆ）为１．２，玉米则为２１．６，这可能主要与植物代谢途径不同有关（玉米是Ｃ４植物，大麦是Ｃ３植物）．此外兽药在植物体内的累积量也与生长介质有关，如大麦在培养基中Ｒ／Ｆ为１．２，在土壤中为４．３３，且Ｒ／Ｆ与土壤有机质含量呈负相关，即有机质含量越高，则Ｒ／Ｆ越低．因此，兽药很可能会通过食物链进入人体，诱导人体内大量抗药菌生长，从而对人体产生潜在的危害．Ｍｉｇｌｉｏｒｅ等（２００３）发现香瓜、莴苣、萝卜和菜豆对恩诺沙星的吸收具有明显的累积效应，初始恩诺沙星越高则累积浓度越高，且远远高于培养基中的浓度，香瓜体内含量达２３５０μｇ・ｇ－１，莴苣３９０３μｇ・ｇ－１，萝卜７７５７μｇ・ｇ－１，菜豆１２３３μｇ・ｇ－１．她们的结果还表明，与在动物体内的降解相似，恩诺沙星在这４种植物体内可被降解为环丙沙星，降解率大约为植物体内吸收量的１／４．４兽药对土壤微生物的生态毒理学效应４．１对土壤微生物群落结构和功能的影响兽药是用来抑制病原菌的生长，因此，兽药在很低的浓度下即可显著影响微生物活性．Ｂｏｌｅａｓ等（２００５）研究发现，土壤中１ｍｇ・ｋｇ－１的四环素即可显著抑制土壤脱氢酶和磷酸酶的活性．他们还发现与单施土霉素处理相比，土霉素与粪便混施处理的酶活性最先受到抑制，但随后毒性消失．Ｋｏｎｇ等（２００６）将从土壤中提取的微生物群落暴露于含有土霉素的生理盐水溶液后，土壤微生物群落功能多样性（基于Ｂｉｏｌｏｇ方法）随土霉素浓度升高显著降低，且土霉素与Ｃｕ复合污染对土壤微生物群落功能的影响显著大于单一污染物．也有学者研究发现，即使兽药在较高浓度下对土壤微生物活性影响也不大（Ｔｈｉｅｌｅｅｔａｌ．，２００５ａ）．因为土壤中绝大部分微生物处于休眠状态（Ｊｅｎｋｉｎｓｏｎｅｔａｌ．，２００１），这些休眠的微生物只能通过氧化外界的碳源来提供能量（Ｔａｔｅ，２０００），以便将兽药分子转移至细胞内，因为微生物吸收兽药是一个需能的主动过程（Ｃｈｏｐｒａｅｔａｌ．，２００１），因此必须添加一定碳源，微生物才能将兽药转移至体内，从而兽药毒性才能表现出来．兽药对土壤微生物的作用主要受２方面因素影响：兽药种类，土壤因子（如土壤有机质种类和含量、矿物种类、ｐＨ等）．Ｔｈｉｅｌｅ（２００５ｂ）采用测定微生物铁（ＩＩＩ）还原的方法研究了９种抗生素类兽药对土壤微生物的毒性作用，各兽药ＥＤ５０剂量顺４孔维栋等：抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展第１期序为（ｍｍｏｌ・ｋｇ－１）：氯四环素（５３）＜磺胺地索辛（５８）＜土霉素（１７０）＜磺胺嘧啶（１９０）＜磺胺二甲嘧啶（２７０）＜四环素（２７０）＜磺胺嘧啶（４３０），磺胺和芬苯哒唑在最高浓度５８００和３３００ｍｍｏｌ・ｋｇ－１时未对微生物产生显著影响．该试验结果还表明，在长期施用有机肥和无机肥的两种土壤上（前者有机质含量为２４．１％，后者１６．１％），在高有机质含量土壤中各类兽药的ＥＤ５０比低有机质土壤中低５倍以上，这可能由于有机质吸附这９类抗生素的能力较强而降低了抗生素的有效性．土壤因子影响兽药毒性主要是不同土壤吸附和解吸兽药的特征不同，从而影响兽药在土壤中的有效性．兽药对微生物的毒性随作用时间延长而存在很大差异（Ｔｈｉｅｌｅｅｔａｌ．，２００５ａ）．土壤中施入１０μｇ・ｋｇ－１四环素，培养８周后土壤代谢墒受到显著抑制，１６周后抑制效果降低，１０ｍｇ・ｋｇ－１的四环素才能达到初始１０μｇ・ｋｇ－１含量时的抑制效果，这说明土壤微生物对该兽药产生了一定抗性．Ｔｈｉｅｌｅ和Ｂｅｃｋ（２００５ａ）采用基质诱导呼吸法（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ－ｉｎｄｕｃｅｄｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ，ＳＩＲ）研究了土霉素和磺胺嘧啶对砂壤始成土和粘壤淋溶土呼吸强度的影响．结果表明，砂壤始成土施入２４ｈ后显著抑制呼吸强度，４８ｈ后呼吸强度又升高；粘壤淋溶土施入这２种兽药后，４８ｈ内对呼吸强度没有影响，４８ｈ后显著抑制土壤呼吸强度．大部分兽药都有其作用靶标微生物，因此，特定兽药抑制其靶标微生物后，土壤中其他微生物可以获得大量的资源，如碳源等，从而刺激其他微生物的生长，对微生物群落结构和功能产生深远影响．Ｈｏｓｓａｉｎ和Ａｌｅｘａｎｄｅｒ（１９８４）很早就发现一些兽药在抑制其靶标微生物的同时可提高其他微生物活性，促进其生长．Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ等（２００１）在土培条件下研究了泰乐素对土壤生物群落功能和结构的影响，在整个培养期内泰乐素抗性细菌数量均显著高于对照，培养１０天后泰乐素处理土壤的原生动物和真菌数量均显著高于对照，泰乐素杀死部分细菌后（泰乐素主要对格兰氏阳性菌和部分格兰氏阴性菌有抑制作用），降低了其他微生物对土壤中能源的竞争，从而使原生动物和真菌大量繁殖，破坏了原土壤中土著微生物群落结构．从细菌ＤＧＧＥ图谱看，泰乐素处理的ＤＧＧＥ条带少于对照，说明泰乐素抑制了土壤中某些细菌类群的生长．Ｔｈｉｅｌｅ和Ｂｅｃｋ（２００５ａ）研究也发现此规律，在１４天培养期内土霉素和磺胺嘧啶显著降低了土壤微生物量，但真菌数量随这两种兽药浓度升高而升高，土霉素对真菌量的增加效果更明显．当前一些学者往往利用土霉素将土壤中的细菌杀死来研究土壤中真菌群落结构和功能特征（Ｂａｉｌｙｅｔａｌ．，２００２；２００３），在解释试验结果时应综合考虑，慎重作出判断．４．２对微生物群落诱导抗性的影响兽药污染的另一个重要的潜在危害是各种环境中微生物抗药性的发展（Ａｌｃａｉｄｅｅｔａｌ．，２００５；Ａｚｅｅｚ，２００５；Ｒｉｅｓｅｎｆｅｌｄｅｔａｌ．，２００４；Ａｍｉｎｏｖｅｔａｌ．，２００２；Ｊｅｎｓｅｎｅｔａｌ．，２００１），这可能导致环境中及人体内抗药菌大量繁殖，甚至抗药菌或其抗药基因从养殖场随禽畜产品而进入人体，降低现有药物的治疗效果．已有报道表明，食物源ＤＴ１０４病原菌对多种抗生素具有抗性，抗生素很难杀灭该菌（Ｍ!ｌｂａｋｅｔａｌ．，１９９９）．因此，ＷＨＯ建议取消或限制抗生素在养殖业中的使用．目前土壤微生物抗性中研究较多的是群落诱导抗性（Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ－ＩｎｄｕｃｅｄＣｏｍｍｕｎｉｔｙＴｏｌｅｒａｎｃｅ，ＰＩＣＴ），ＰＩＣＴ目前已成为抗生素生态毒理学的研究热点（Ｂｌａｎｃｋｅｔａｌ．，１９８８；Ｒｕｔｇｅｒｓｅｔａｌ．，１９９８；１９９９）．土壤微生物群落为了在抗生素污染环境中继续生存，通过生理生化与遗传特征的改变或以抗性类群微生物代替敏感性类群，从而使整个群落抗性产生并不断提高．已有研究表明，兽药污染下，微生物群落结构或生理生化指标不一定发生变化，但其抗性可能发生显著变化（Ｂｏｉｖｉｎｅｔａｌ．，２００２；Ｄａｖｉｓｅｔａｌ．，２００４）．因此，ＰＩＣＴ检测兽药污染灵敏、方法简单，并可采用多种方法测定，目前，ＰＩＣＴ受到了广泛的研究和应用．群落诱导抗性基本的测定步骤是：１）将土壤中的微生物群落提取出来；２）将提取的微生物群落暴露在一系列浓度的特定污染物中，通过检测微生物群落的杀死情况计算该污染物的半致死浓度（ＥＣ５０）；３）比较不同污染水平土壤中微生物群落的ＥＣ５０从而得出各土壤中微生物群落对该污染物的量化抗性．与传统生态毒理学评价方法（如种类多样性、均匀度和种类丰富度）相比，ＰＩＣＴ具有以下优点：１）直接的因果关系．一般认为，污染诱导群落抗性是由于外界污染物引起的．传统的污染物毒理５生态毒理学报第２卷学评价方法如种类多样性不能直接表征多样性的降低是由外界污染物引起的．已有大量研究表明，污染物对土壤微生物群落具有刺激效应（Ｒｅｎｎｅｒｅｔａｌ．，２００４），在一定条件下往往会提高微生物群落多样性．因此仅从多样性的升降很难判断生态系统的污染状况，而ＰＩＣＴ则可以从数值上判断污染状况．２）消除了土壤自身理化性质的影响．土壤中污染物对土壤微生物的生态毒理效应受到多个环境因素的影响，如土壤类型、ｐＨ、有机质种类和含量等因素，多个因素综合作用往往会掩盖污染物的风险，同时相同污染物在不同类型土壤中的有效性差异非常大，使得相同污染物对不同土壤系统的效应很难比较．由于ＰＩＣＴ方法是基于首先将环境样品中的微生物群落提取出来，然后进行污染物剂量－效应测定，因此ＰＩＣＴ方法不受或很少受土壤自身理化特征的影响，使污染物对不同生态系统的生态效应可以相互比较．该方法在田间原位试验尤其实用和有效．３）ＰＩＣＴ方法可以直接在个体和群落水平上研究污染物对土壤微生物群落的生态毒理学效应．４）为了进一步确认特定污染物的毒理学效应，可以将污染土壤中的微生物群落提取出来后施入到同类的未受污染的灭菌土壤中，进而检测微生物群落抗性是否降低或消失．５）ＰＩＣＴ测定方法多样．ＰＩＣＴ测定可以采用Ｂｉｏｌｏｇ、平板计数、胸苷（腺嘧啶脱氧核糖）和亮氨酸等测定方法．正是由于ＰＩＣＴ的这些优点及其在群落抗性研究方向的巨大潜力，最近几年ＰＩＣＴ研究在国际上受到了广泛的关注和应用．荷兰的一批科学家在兽药的群落诱导抗性方面做了大量工作．Ｓｃｈｍｉｔｔ等（２００５）研究了磺胺氯哒嗪对土壤微生物群落的抗性诱导效应．她们将一系列浓度的磺胺氯哒嗪加入土壤，在黑暗条件下培养２０天后，采用Ｂｉｏｌｏｇ方法分析不同浓度处理的群落抗性．结果表明，与对照相比，含量为７．３ｍｇ・ｋｇ－１时微生物群落抗性增长１０％．她们的另一项研究探讨了添加养分、兽药作用时间对土壤微生物群落抗性发展的影响（Ｓｃｈｍｉｔｔｅｔａｌ．，２００４）．研究结果表明，未预先暴露兽药的对照添加新鲜猪粪、腐熟猪粪和苜蓿残体后微生物群落抗性没有变化，预先暴露于兽药的处理添加这３类有机物后群落抗性均增加，且添加新鲜猪粪的抗性增加最显著．添加磺胺氯哒嗪和０．５％苜蓿残体处理１５天后的土壤微生物群落诱导抗性远远高于第８天时的抗性，但添加０．０５％苜蓿残体处理在这两个时间的抗性差异不大．因此，兽药作用时间、有机物种类和数量是土壤微生物群落抗性发展的主要影响因子．有机物能够加速土壤微生物群落抗性的发展，在田间兽药往往随粪便被施入土壤，因此土壤微生物会很快获得群落抗性，从而对整个农田生态系统产生潜在危害．这种抗性甚至可以通过蔬菜、农作物而垂直进入人体，进而对人类产生极大危害．因此应深入研究土壤微生物群落抗性在自然条件下的消长规律及其影响因子，探讨这种抗性是否随食物链进入人体而破坏人体自身微生物群落结构．５研究展望土壤中残留兽药已成为环境中广泛存在的潜在污染物，但目前残留兽药对植物－微生物及潜在生态毒理学效应研究还较少，且现有的研究仅局限于对一些表面现象的描述，还缺乏对机理的探索（Ｂｏｘａｌｌｅｔａｌ．，２００３）．因此急需在以下几个方向开展兽药残留的环境污染研究：１）兽药在土壤中的环境行为研究：兽药在不同土壤中的环境行为及其生物有效性差异很大，因此应深入研究兽药在多种类型土壤上的吸附、解吸特征，探求吸附、解吸特征与土壤因子间的关系，并进一步研究其向地下水及河流中的迁移规律，评估兽药随土壤水分向下层土壤迁移进入地下水，或随水流的侧渗进入农田中的水渠中而进入河流的风险性，为在个体、群落和生态系统等多个水平上研究兽药的生态毒理学效应提供理论依据．２）土壤微生物抗药性研究：部分土壤中吸附的兽药会逐渐释放出来，残留的兽药会在较长一段时间内存在于土壤中，必然会诱导土壤中大量抗性菌的生长．因此，应研究在常规农业管理措施下土壤中微生物群落抗性的发展规律．已有报道表明，兽药随有机物一起施入土壤时土壤中微生物群落抗性明显增加（Ｓｃｈｍｉｔｔｅｔａｌ．，２００５）；今后需要进一步研究土壤中抗性基因的水平迁移规律，即在土壤中不同微生物间抗性基因的迁移状况，及垂直迁移规律，即土壤中抗性菌的增加是否影响植物体内抗性菌的变化，及食用植物（如蔬菜）后人体中微生物抗性是否增加．３）蔬菜吸收、累积兽药的规律研究：已有研６。
抗生素对土壤微生物多样性的影响
抗生素对土壤微生物多样性的影响在当今社会，抗生素的使用已经被广泛应用于医疗领域，成为治疗感染疾病的必备药物。
然而，人们往往忽视了抗生素可能对环境产生的潜在影响，其中包括对土壤微生物多样性的影响。
土壤微生物是土壤中的重要组成部分，对维持土壤生态系统的稳定性和功能具有重要作用。
本文将探讨抗生素对土壤微生物多样性的影响。
抗生素在农业生产中被广泛使用，用于预防和治疗动植物的疾病。
然而，这些抗生素并不完全被生物体吸收，一部分会通过排泄物或施用的残留物进入土壤中。
抗生素残留在土壤中会对土壤微生物产生一定影响。
首先，抗生素可能导致部分土壤微生物对抗生素产生抗性，从而影响了土壤微生物的种群结构和多样性。
其次，抗生素的残留会抑制一些敏感微生物的生长，导致土壤微生物多样性的减少。
此外，抗生素还可能导致土壤微生物的生态功能发生改变，从而影响土壤中的养分循环和生态系统的稳定性。
为了减少抗生素对土壤微生物多样性的影响，有必要采取一些措施。
首先，农业生产中应该合理使用抗生素，避免滥用和过量使用抗生素。
其次，应该加强对抗生素在环境中的监测和追踪，及时发现抗生素残留现象。
此外，可以通过生物技术手段开发一些对抗生素敏感的土壤微生物，来促进土壤微生物多样性的恢复和重建。
综上所述，抗生素对土壤微生物多样性的影响是一个复杂而重要的问题，需要引起人们的高度重视。
只有通过科学的管理和控制，才能最大程度地减少抗生素对土壤微生物多样性的负面影响，保护土壤生态系统的健康与稳定。
让我们共同努力，构建一个更加美好的环境和生态未来。
安普霉素对不同土壤中微生物活动的影响
安普霉素对不同土壤中微生物活动的影响刁晓平;孙英健;孙振钧;沈建忠【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2004(013)004【摘要】研究了兽药抗生素安普霉素对不同土壤中微生物呼吸活动和对土壤中微生物种群生长的影响,了解该药物对土壤生态系统生态毒理学效应,以便为药物的环境安全性评价提供依据.利用直接吸收法(密闭法)测定安普霉素对土壤微生物呼吸活动的影响,结果表明:安普霉素对不同土壤中微生物呼吸活动的影响有所差异.在污染的中后期,长春土中加入一定量的安普霉素能刺激土壤的呼吸作用.在染毒的前期,安普霉素对成都土中CO2的释放量均有抑制作用.采用稀释平板法测定了药物对不同土壤中细菌、真菌生长的影响.实验结果显示:安普霉素对土壤中的细菌的生长具有明显的抑制作用,成都土和长春土的抑菌作用最为明显;同时安普霉素的这种抑制作用还表现出时间差异,24 h的抑制率高于48 h.安普霉素对土壤中真菌生长的影响表现出地域差异,低质量分数的安普霉素对成都土和武汉土中的真菌没有抑制作用.在所测的四种土壤中,南京土中药物对真菌的平均抑制率最高.这可能与土壤中微生物的种类和种群结构有关.安普霉素对不同土壤中对真菌的抑制作用,随药物质量分数的降低和作用时间的延长而降低.【总页数】4页(P565-568)【作者】刁晓平;孙英健;孙振钧;沈建忠【作者单位】中国农业大学资源与环境学院,北京,100094;海南大学生命科学与农学院,海南,海口,570228;中国农业大学动物医学院,北京,100094;中国农业大学资源与环境学院,北京,100094;中国农业大学动物医学院,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】X171.5【相关文献】1.硫酸安普霉素注射液中硫酸安普霉素含量的测定 [J], 史素萍;李延团2.安普霉素对雏鸡生产性能的影响 [J], 孟翠红;程文晓3.安普霉素中妥布霉素检查方法的研究 [J], 吴佩岭;朱力军4.硫酸安普霉素对凡纳滨对虾生长、血清生化指标的影响及在组织内的残留 [J], 孙智武;黄燕华;王国霞;曹俊明;陈冰;赵红霞;周婷婷;莫文艳5.在不同蛋白水平下安普霉素对仔猪生产性能的影响 [J], 王有月;郑君杰;卢春香;徐里奇;王继彤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
土壤中抗生素残留对土壤微生物活性与功能的影响
土壤中抗生素残留对土壤微生物活性与功能的影响作者：袁德梽来源：《江苏农业科学》2014年第08期摘要：通过研究抗生素残留对土壤呼吸以及氨化的作用，以探讨抗生素对土壤微生物活性与功能的影响。
结果表明，3种抗生素残留对土壤呼吸有不同程度的抑制作用，最大抑制率为15%，并且随着时间延长和浓度升高，呼吸抑制效果更加明显。
抗生素残留对土壤氨化起抑制作用，土壤铵态氮含量呈先增加后降低再增加的趋势，处理3 d后土壤铵态氮含量最高，抑制率在90%～99%。
由此可见，土壤抗生素残留对土壤微生物活性功能有很大影响，对土壤抗生素的生态毒理性研究很有必要。
关键词：抗生素；土壤；微生物活性；呼吸；氨化中图分类号：S154.3 文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）08-0319-03抗生素是世界上用量最大、使用最广泛的药物之一。
全球抗生素年均使用总量为10万～20万t，我国每年有成千上万吨的抗生素类药物被用于畜禽养殖。
含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田，造成土壤污染，对人类健康和生态系统产生潜在危害。
养殖业使用的主要兽药种类为抗生素类药物，且用量逐年增加，目前土壤中兽药残留浓度范围为μg/kg 级到g/kg级。
本试验在总结国内外相关研究的基础上，重点研究抗生素残留对土壤微生物群落功能和结构的影响[1]。
1 材料与方法1.1 抗生素标准样品本试验主要针对4种抗生素进行研究，分别是四环素类四环素（tetracycline，纯度为98%）、金霉素（CTC，纯度为95%），喹诺酮类诺氟沙星（BR，纯度为99%），以上均产自上海卒瑞生物科技有限公司；喹诺酮类环丙沙星（Ciprofloxacin hydrochloride，98%），产自阿拉丁试剂有限公司。
1.2 抗生素标准溶液配制2 000 μg/mL标准溶液：取100 mg抗生素加入蒸馏水中，并定容至50 mL。
取1.25 mL标准溶液定容至25 mL，配制浓度为1 μg/g；量取6.25 mL标准溶液定容至25 mL，配制浓度为5 μg/g；取12.5 mL标准溶液定容至25mL，配制浓度为10 μg/g。
三种抗生素对池塘底泥氨氧化微生物生长及硝化作用的影响
三种抗生素对池塘底泥氨氧化微生物生长及硝化作用的影响张敏;廖明军;李大鹏;陆诗敏;陈瑾;何绪刚【期刊名称】《渔业现代化》【年(卷),期】2013(40)3【摘要】Effects of chloramphenicol, enrofloxacin and sulfadiazine on the nitrification and the growth of ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB) in freshwater aquaculture pond sediment had been studied in the laboratory .The results showed that all the three kinds of drug could inhibit the nitrification in different degrees. Chloramphenicol was found having a dose-dependent effect on nitrification.It inhibited the nitrification process distinctively at a high concentration (200-500 mg/kg), whereas only affected the nitrification slightly at a lower concentrations (50-100 mg/kg).Enrofloxacin (50-400mg/kg) and sulfadiazine (100-500 mg/kg) could inhibit the nitrification obviously .Neither of them had been observed dose-dependent.Chloramphenicol (≤500 mg/kg) and enrofloxacin (≤400 mg/kg) had no significant effect on the growth of AOA and AOB .Sulfadiazine(≤500 mg/kg) had significant inhibitory effect on the growth of AOB, while no evident effect on AOA had been observed .% 为研究氯霉素、恩诺沙星和磺胺嘧啶3种抗生素对淡水池塘沉积物氨氧化微生物生长和硝化作用的影响，进行了室内的模拟试验。
抗生素在土壤中的环境风险及锰氧化物修复技术的研究进展
抗生素在土壤中的环境风险及锰氧化物修复技术的研究进展作者：刘迪李赟卢信范如芹刘丽珠高岩童非张振华来源：《江苏农业学报》2020年第03期摘要：土壤中以四环素类为代表的抗生素的污染较为严重，会对土壤环境产生诸多生态风险，并威胁着人类的健康。
本文主要介绍了土壤中抗生素的污染现状、抗生素污染对土壤生物和人类健康的危害以及土壤环境中抗生素的主要降解方式，着重综述了锰氧化物修复技术对抗生素污染土壤修复的作用、机理和影响因素等方面的研究进展，并对今后抗生素污染土壤的锰氧化物修复研究进行了展望。
关键词：锰氧化物;抗生素;修复中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1000-4440（2020）03-0785-10Research progress on environmental risks and remediation of antibiotic contaminated soil by manganese oxide technologyLIU Di1，2，LI Yun2，LU Xin2，FAN Ru-qin2，LIU Li-zhu2，GAO Yan2，TONG Fei2，ZHANG Zhen-hua2（1.College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095， China;2.Institute of Agricultural Resources and Environmental Sciences， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China）Abstract： The pollution of antibiotics represented by tetracyclines in soil is serious， which will bring many ecological risks to soil environment and threaten human health. In this paper， the present situation of antibiotic pollution in soil， the harm of antibiotic pollution to soil organisms and human health， and the main degradation methods of antibiotics in soil environment were introduced. The effects， mechanisms and influencing factors of the remediation of antibiotic-contaminated soil by manganese oxide technology were reviewed， and the future research directions on the remediation of antibiotic-contaminated soil by manganese oxide were prospected.Key words：manganese oxide;antibiotics;remediation抗生素已被廣泛有效地用于人类和动物的医药制品中，它作为生长促进剂在农业、畜禽养殖、水产养殖、养蜂中起到一定的作用[1]。
抗生素对环境微生物群落的影响
抗生素对环境微生物群落的影响抗生素是一类广泛应用于医疗领域的药物，能够抑制或杀死病原微生物，对人类的健康起到重要作用。
然而，当抗生素进入环境后，它们也会对环境微生物群落产生一系列影响。
本文将探讨抗生素对环境微生物群落的影响，并讨论可能产生的生态问题。
首先，抗生素残留会影响土壤微生物的多样性和功能。
土壤微生物是土壤生态系统中极为重要的组成部分，对土壤有机物的降解、养分的循环等具有至关重要的作用。
抗生素的残留会导致土壤微生物受到抑制或死亡，影响了土壤微生物的多样性和群落结构，降低了土壤生态系统的稳定性和健康状态。
其次，抗生素对水体中的微生物群落也有影响。
水体是地球上最重要的生态系统之一，其中生活着各种微生物，包括细菌、藻类等。
抗生素通过排放进入水体后，会对水体中的微生物产生毒害作用，导致水生态系统的失衡，破坏水体中微生物群落的结构和功能，影响水体的净化和自净能力。
此外，抗生素对大气中微生物的影响也越来越受到关注。
抗生素通过大气中的气溶胶等传播途径进入大气，会对大气微生物群落产生负面影响。
大气中的微生物在能量转化、气候变化等方面发挥着重要作用，抗生素的存在可能干扰大气微生物的生态功能，导致生态系统的不稳定。
总之，抗生素对环境微生物群落产生了不可忽视的影响，可能引发诸多生态问题。
为了减少抗生素对环境的影响，需要采取有效的措施，包括改善抗生素的管理和使用、加强废水处理和排放控制等措施，以保护环境微生物群落的多样性和功能，维护生态系统的稳定和健康。
希望未来能够加强环境保护意识，共同努力维护地球生态平衡。
土壤环境中抗生素的来源、转归、生态风险以及消减对策
土壤环境中抗生素的来源、转归、生态风险以及消减对策土壤环境中抗生素的来源、转归、生态风险以及消减对策近年来，抗生素的广泛使用给人类医疗保健带来了巨大的改善，但也引发了对环境安全的担忧。
抗生素在人类用药过程中的残留物被大量排放到环境中，其中土壤是一个重要的介质之一。
本文将探讨土壤环境中抗生素的来源、转归、生态风险以及消减对策。
抗生素作为一类重要的药物，在医药和畜牧养殖领域被广泛应用。
医疗机构和家庭中的废物、畜禽养殖的粪便、农作物植保剂等都是抗生素污染土壤的重要来源。
这些抗生素残留物可以通过土壤固定、迁移转化和生物降解等途径影响土壤环境。
抗生素在土壤中的转归主要受土壤物理、化学和生物因素共同作用。
土壤颗粒对抗生素的吸附能力强弱直接影响其固定和迁移转化。
另外，土壤的pH值、有机质含量、微生物群落结构等也会对抗生素转归产生重要影响。
土壤中的微生物对抗生素的降解起到关键作用，它们可以通过代谢和降解酶的产生，将抗生素分解为无害的物质。
然而，抗生素在土壤中的存在和转化过程也会带来生态风险。
首先，抗生素的残留物对土壤微生物群落结构和功能产生负面影响，降低土壤生态系统的稳定性和抵抗力。
其次，抗生素能够通过土壤水分和微生物的迁移远距离传播，导致不同区域间的抗生素污染扩散。
最重要的是，抗生素的长期存在会导致土壤中耐药基因的积累，加速抗生素耐药性的出现。
为了减少土壤环境中抗生素的生态风险，需要采取一系列的消减对策。
首先，要加强抗生素的合理使用和管理，减少过量和滥用抗生素的情况。
其次，需要加强土壤污染治理，例如加强污水和废物的处理过程，防止抗生素直接排放到土壤中。
此外，需要加强农业生态系统管理，优化施肥和药物使用策略，减少抗生素在农业生产中的使用。
最后，应该注重土壤微生物的保护和复苏，通过生物修复等技术手段提高土壤微生物降解抗生素的能力。
综上所述，土壤环境中抗生素的来源与转归受多种因素的影响，其生态风险不容忽视。
通过合理使用、加强治理和提升土壤微生物功能，可以有效减少抗生素对土壤环境的负面影响。
抗生素对土壤细菌影响的实验设计
抗生素对土壤细菌影响的实验设计抗生素是一类用于治疗细菌感染的药物，其广泛的应用使得抗生素对土壤细菌的影响成为了一个备受关注的话题。
这篇文档将介绍一种关于抗生素对土壤细菌影响的实验设计。
实验目的：通过研究不同浓度的抗生素对土壤细菌数量和多样性的影响，以及对土壤理化性质的影响，探究土壤中抗生素的使用对土壤微生物群落的影响。
实验材料：1. 含有10种细菌的土壤样品；2. 强力霉素、氯霉素、四环素3种常见的抗生素溶液；3. pH计、电导计、显微镜。
实验步骤：1. 准备不同浓度的抗生素溶液。
例如，强力霉素浓度可以分别设置为0，5，10，50，100 ug/mL。
需要注意的是，由于抗生素的不同种类和剂量具有不同的毒性，因此需要通过文献调查和前期实验数据预先确定不同的浓度值。
2. 将土壤样品均匀地分成5部分，并分别加入不同浓度的抗生素溶液。
另外一部分土壤样品则不加抗生素作为对照组。
3. 在每个处理之间添加0.5 mL的水，以保持土壤含水量的一致性。
在接下来的一周内，每天向每个处理分别添加适量的水保持土壤湿润度不变。
4. 在实验进行的第0，3，7天分别采集土壤样品，分别在pH计和电导计上测量土壤的pH值和电导率。
5. 每个处理的土壤样品将进行菌落计数和微生物代谢物分析。
先取放在无菌瓶中的土壤样品，加入0.9%氯化钠溶液，用匀浆器进行均匀打碎，然后将土壤样品进行不同的稀释处理，将稀释后的土壤分别继续培养在不含抗生素的富营养培养基中，共计14天，分别在第0，3，7和14天进行菌落计数。
同时，在培养的过程中还可以收集代表性的单个菌落，进行生化检测和16S rRNA序列测定，以确定不同抗生素浓度下菌群的多样性和结构。
6. 对土壤样品的微生物代谢产物进行检测，例如胞外酶和β-半乳糖苷酶等，以评估抗生素对土壤微生物群落功能的影响。
实验结果预期：1. 抗生素的浓度将对土壤微生物数量和多样性产生显著的影响。
随着抗生素浓度的升高，土壤微生物数量将呈现递减趋势，同时土壤中细菌种类的多样性也将下降。
4种典型抗生素在反硝化体系中的去除特性
4种典型抗生素在反硝化体系中的去除特性4种典型抗生素在反硝化体系中的去除特性抗生素污染是全球范围内的一个严重环境问题，已成为近年来备受关注的热点。
抗生素的广泛使用导致其在农田、畜牧业和水环境中的残留量不断增加，给生态环境和人类健康带来了潜在风险。
其中，反硝化体系作为一种重要的废水处理技术，被广泛应用于城市和农村的废水处理厂，具有去除氮和碳的能力。
本文将重点讨论四种典型抗生素在反硝化体系中的去除特性。
首先，氨苄西林（AMP）是一种广泛使用的β-内酰胺类抗生素，也是反硝化体系中常见的抗生素。
研究表明，AMP的去除率与其浓度、溶液pH值和温度密切相关。
高浓度的AMP可抑制反硝化细菌的生长和活性，从而降低去除效率。
此外，较高的溶液pH值和温度也能显著提高AMP的去除效果。
其次，四环素类抗生素（TCs）是一类广谱抗生素，常用于治疗呼吸道、泌尿道和皮肤感染等疾病。
研究发现，TCs在反硝化体系中的去除特性与其化学结构和溶解度有关。
阴离子型TCs（如土霉素）比阳离子型TCs（如土霉素、氧氟沙星）更易被反硝化系统去除。
此外，TCs的降解速率也受到土壤中有机质、温度和湿度等环境因素的影响。
第三，大环内酯类抗生素（MLs）是一类广泛使用的抗生素，常用于饲料添加剂和人畜共患疾病的治疗。
研究表明，MLs在反硝化体系中的去除特性受到多种因素的影响。
例如，土壤有机质和微生物活性能显著影响MLs的去除效果。
此外，高温和强酸碱环境可加速MLs的降解，有助于提高去除率。
最后，喹诺酮类抗生素（FQs）是一类广谱抗生素，主要用于治疗呼吸道、泌尿道和胃肠道感染等。
研究发现，FQs的去除效果受到土壤pH值、环境温度和含氮量的影响。
较高的土壤pH值和环境温度有助于提高FQs的去除效果。
此外，反硝化体系中的氧化还原电位也会影响FQs的去除，较高的还原电位有利于提高去除率。
总之，抗生素污染已成为全球面临的一大环境挑战。
反硝化体系作为一种重要的废水处理技术，在抗生素去除方面具有显著的潜力。
土壤中抗生素的分类及应用
土壤中抗生素的分类及应用土壤是地球上最重要的自然资源之一，其中包含了丰富的微生物群落。
这些微生物具有多样性，并且在土壤中起着重要的生态功能。
其中一类微生物，即土壤中的抗生素产生菌，能够合成具有抗菌活性的化合物，这些化合物被称为土壤中的抗生素。
土壤中的抗生素可以按照不同的分类方式进行分类，常见的分类方式主要有结构分类和作用分类两种。
根据结构分类，抗生素可以分为多种类型，常见的有β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类、磺胺类、热力类等。
这些分类主要是根据抗生素的结构特点进行的，每一类抗生素都有其独特的结构组成，而不同的结构对应着不同的作用机制。
根据作用分类，抗生素可以分为多种类型，包括抗菌类、抗真菌类、抗病毒类、抗寄生虫类等。
这些分类主要是根据抗生素对不同类型微生物的特异性作用进行的。
例如，抗菌类抗生素主要用于治疗细菌感染，抗真菌类抗生素主要针对真菌感染，抗病毒类抗生素主要用于治疗病毒感染等。
抗生素在农业生产中有着广泛的应用。
首先，抗生素被广泛应用于农业动物的预防和治疗中，可以有效地控制和防治多种动物疾病。
其次，抗生素被用于农业作物的病害防治中，可以有效地控制多种植物病原菌的生长和繁殖。
此外，抗生素还被用于土壤修复和改良中，可以提高土壤质量和农产品品质。
同时，抗生素也广泛应用于农业生产中的生物制剂研发和生产中，可以对抗多种病原微生物。
然而，由于抗生素的滥用和不当使用，导致了抗生素抗性问题日益严重。
抗生素抗性是指微生物对抗生素产生的耐药性，这使得抗生素使用的效果大大降低。
抗生素抗性的出现是由于抗生素与微生物之间的长期竞争演化所致，抗生素产生菌通过进化发展出抗生素水解酶、靶标变化、泵等机制来抵抗抗生素的杀菌作用。
为了解决抗生素抗性的问题，需要制定合理的抗生素使用政策，严格控制抗生素的使用和使用方式。
同时，需要加强对土壤微生物群落的研究，发现新的抗生素产生菌和抗生素化合物，为抗生素的发现和开发提供新的资源。
三种抗生素对淡水池塘底泥硝化作用及氨氧化微生物生长和群落结构的影响的开题报告
三种抗生素对淡水池塘底泥硝化作用及氨氧化微生物生长和群落结构的影响的开题报告
一、研究背景
淡水池塘作为一种特殊的水体生态系统，具有很高的生态价值和经
济价值。
然而，淡水池塘的底泥中污染物如氮和磷等营养物质过量释放，会导致水体富营养化问题，严重影响淡水生态系统的稳定性和可持续性。
抗生素作为一种重要的污染物，以其高效、广谱、不易分解等特点，已
经成为淡水生态系统面临的一个重要问题。
因此，了解抗生素对淡水池
塘底泥硝化作用及氨氧化微生物生长和群落结构的影响，对于深入探究
污染物对淡水生态系统生物地球化学过程的影响具有重要的理论和应用
价值。
二、研究目的
本研究旨在探究三种抗生素对淡水池塘底泥硝化作用和氨氧化微生
物生长和群落结构的影响机理，为淡水生态系统抗生素污染问题的治理
提供科学依据。
三、研究方法
1.试验设计：以淡水池塘为实验对象，采用完全随机设计，设三个
处理组，分别添加三种抗生素，设一个对照组。
2.对底泥中硝化作用进行测定：采用硝酸盐还原法测定底泥的硝化
速率。
3.对氨氧化微生物进行分离鉴定：采用分子生物学技术对底泥中的
氨氧化微生物进行分离纯化和鉴定。
4.对氨氧化微生物群落秩序进行分析：采用荧光原位杂交技术和16s rRNA基因测序技术，分析氨氧化微生物群落结构和群落多样性。
四、研究意义
淡水池塘是重要的生态系统和生物资源库，深入探究抗生素对其生态系统稳定性和可持续性的影响机理，不仅可以阐明抗生素污染对淡水生态系统的影响，为淡水生态系统的维护和修复提供理论基础，还可以为抗生素污染治理提供科技支持和环境保护决策参考。
土壤中的抗生素污染及其生态毒性研究
土壤中的抗生素污染及其生态毒性研究450第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集 2009年10月土壤中的抗生素污染及其生态毒性研究王敏,唐景春(天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室南开大学环境科学与工程学院,天津 300071)摘要:越来越多的抗生素被广泛应用于畜牧业和水产养殖业,这些抗生素大部分不能完全被机体吸收,而是以原形或代谢物形式经由粪便排出体外,经不同途径昀终进入土壤环境,在土壤中累积造成污染。
抗生素污染已成为一种新型土壤污染。
为确切评估抗生素在土壤环境中的危害,本文对该物质在土壤中的污染状况、行为归趋和生态毒性进行了综述,以期为土壤污染防治和修复提供依据。
关键词:抗生素;污染;土壤环境;生态毒性Research of Antibiotics Pollution in Soil Environments and ItsEcological ToxicityWANG Min,TANG Jing-chun(Tianjin Key Laboratory of Environmental Remediation and Pollution Control,College of Environmental Science andEngineering,,Nankai University, Tianjin 300071, China)Abstract:An increasing number of antibiotics were used as food additives and veterinary medicines in stockbreeding andfishery. Most of these antibiotics could not be absorbed by animals and were discharged through dejecta in the original shape or metabolized forms. At last these antibiotics entered into soil environments in different routes and accumulated in soilAntibiotics have become the emerging contaminants of soil. To evaluate the potential impacts of antibiotics released into soilenvironments, this paper reviewed the pollution levels ,fate and ecological toxicity of antibiotics in soils to provide basis for preventation and remediation of antibiotics polluted soilsKeywords:antibiotics; pollution; soil environments; ecological toxicity近年来,土壤新型污染物日渐受到关注。
菌根真菌对土壤呼吸的影响
菌根真菌对土壤呼吸的影响石兆勇;张晓锋;王发园【摘要】土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一.土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO_2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO_2浓度的较大波动.菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物(90%)的根系和生境中.菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主.众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO_2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素.文章总结了有关菌根(包括丛枝菌根和外生菌根)对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条:(1)增强了根系的呼吸,(2)菌根真菌自身呼吸的组分.(3)根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸.但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性(Q_(10))影响的研究,大多数则表现为不显著.同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约.通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性.从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用.准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤C0_2的排放量.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2010(019)001【总页数】6页(P233-238)【关键词】菌根;土壤呼吸;温度敏感性;影响因素【作者】石兆勇;张晓锋;王发园【作者单位】北京大学城市与环境学院生态系,北京,100871;河南科技大学农学院,江南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,江南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,江南,洛阳,471003【正文语种】中文【中图分类】S154.36土壤呼吸是生物圈向大气释放其固定 CO2的主要途径之一[1]。
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入土壤环境，对陆生生态环境产生潜在威胁。为评价抗生素对土壤微生物活性和功能的影响，以 3 种不同抗生素（磺胺嘧啶、
氧四环素和诺氟沙星）为靶标化合物，采用 OECD 标准土壤呼吸实验和氮硝化实验方法，运用 SPSS 软件对实验结果进行统
计分析，考察抗生素对土壤微生物活性和氮转化功能的影响。实验结果显示：在呼吸实验中，磺胺嘧啶和氧四环素在初始阶
基金项目：国家自然科学基金项目（U1133005）；有机地球化学国家重点实验室开放基金（OGL-201206）；湖南省自然科学基金（13JJ3155） 作者简介：杨基峰（1977 年生），男，副教授，主要研究环境化学与生态毒理学。E-mail:clark_yang@
*通信作者，E-mail: guang-guo.ying@ 收稿日期：2014-04-01
由于一些抗生素在环境条件下的消解速率缓慢， 以及粪便的连续输入，造成在土壤中抗生素的浓 度较高。
土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分， 对物质的循环和土壤肥力的形成具有重要意义。由 于抗生素对微生物具有一定的抑制甚至杀死作用， 对土壤微生物数量、活性以及功能产生一定影响。 因此，抗生素对土壤微生物的影响最终会波及整个 土壤生态系统。土壤呼吸作用和土壤氮转化能力是 衡量土壤微生物活性的重要指标，二者的动态变化 直接反应了土壤生态系统功能变化（Malchair and Carnol, 2009）。Kong 等（2006）研究发现土霉素对 土壤微生物群落功能多样性的抑制率达 20%，抑制 作用最大的浓度为 43 μmol·L-1，随着浓度的增加抑 制率反而略有下降。刘锋等（2009）研究了抗生素 对土壤微生物呼吸的影响，发现磺胺甲嘧啶、磺胺
51.0a 129a 21.9cde 7.46b
14~21 5.87d 6.29bcd 7.07ab 7.33a 6.91abc 6.13cd 6.86abc 5.71c 6.29bc
0~2 87.5c 101a 98.1ab 92.6bc 97.2ab 93.5bc 95.2ab 53.0c 59.4b
14~21 10.3a 9.53a 10.1a 10.3a 9.90a 9.21a 9.06a 5.97a 4.35bc
CO2 mg·100 g 干土-1
w(土壤 B 处理)/(mg·kg-1)
5
10
50
100 200
46.4b 43.6c 39.8d 39.6d 36.5e
136a 121a 46.0b 44.7b 40.5b
生态环境学报 2014, 23(6): 1050-1056 Ecology and Environmental Sciences
E-mail: editor@
三种抗生素对土壤呼吸和硝化作用的影响
杨基峰 1, 2, 3，应光国 1*，赖华杰 1，赵建亮 1，刘珊 1，周丽君 1
抗生素常用于预防和治疗人体和动物疾病， 也作为动物的生长促进剂。抗生素使用后，很大 一部分以母体或具活性代谢产物形式排出体外， 残留于粪便中。如张树清等（2005）对中国 7 省 的典型规模化养殖场畜禽粪便中抗生素进行分 析，其中猪粪中土霉素的平均质量分数为 9.09 mg·kg-1，最高达 135 mg·kg-1；四环素的平均质量 分数为 5.22 mg·kg-1，最高为 78.6 mg·kg-1；金霉 素 平 均 质 量 分 数 为 3.57 mg·kg-1 ， 最 高 为 122 mg·kg-1。粪便中含有植物所需要的氮、磷和钾等 营养元素，在传统农业耕作中常作为肥料施入土 壤，以提高农作物的产量。与此同时，粪便中所 含的抗生素也随之进入土壤环境中。研究表明： 在中国检测到土壤中含有土霉素的可高达 200 mg·kg-1（王冉等，2006），而通过粪便形式进入土 壤的抗生素每公顷可达数公斤（Kemper, 2008）。
嘧啶对土壤 A 的微生物硝化作用在各处理之间未出现显著性差异，而对土壤 B 则具有一定抑制作用，最高抑制率为 20%；
氧四环素和诺氟沙星则相反，在土壤 A 中对微生物硝化作用的抑制率分别为 50%和 19%，这种硝化作用差别性可能是由于
土壤 pH 值和抗生素本身的抗菌谱所引起。通过以上实验结果可得出如下结论：3 种不同类型的抗生素对土壤的微生物活性
18.1c 30.1b 46.9a 19.0c 19.4c
6.23d 6.42d 19.2c 28.3a 25.1b
3.30b 3.98b 5.13b 12.6a 14.1a
51.7a 50.8a 49.0a 49.3a 43.1b
131a 133a 122a 124a 86.5b
16.3de 26.2bcd 34.8ab 30.5c 42.4a
1 材料与方法
1.1 化学品 磺胺嘧啶标样（纯度为 99.5%）购自美国 IL 公
司；氧四环素（纯度为 98.5%）和诺氟沙星标样（纯 度为 98%）购自南京德宝生化有限公司；其他试剂 均为分析纯。 1.2 供试土壤
本实验用土采自从不同地点的 0~20 cm 表层 土壤，去除树枝等杂质，风干后过 2 mm 筛，用密 封袋封存后置于 4 ℃下，备用。土壤的理化性质 见表 1。
1. 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室，广东 广州 510640； 2. 湖南文理学院化学化工学院，湖南 常德 415000；3. 湖南大学化学化工学院，湖南 长沙 410082
摘要：抗生素广泛用于人体和动物疾病治疗，但使用后大部分以母体形式排除体外，通过污泥还田、污灌及其他各种途径进
74.1b 10.1c 7.21cd
117a 25.1b 10.2b
114a 28.1b 9.66b
68.4bc 128a 49.6a 18.2c 11.9a 6.66d
128a 18.8c 6.23d
14~21 3.40d 4.50cd 6.70b 5.97bc 7.02b 7.28b 8.85a 3.88b 3.51b
7.46b 7.64b 8.68b 8.25b 16.8a
5.76bc 6.18bc 6.23bc 6.34b 7.80a
59.0b 58.9b 65.1a 66.7a 62.5ab
92.0ab 71.9bcd 49.1d 55.0d 62.3cd
0.15
9.51
6.67
52.1
w (黏土) 31.8 32.5
机械组成/% w (壤土) 39.3 41.2
w (砂土) 28.9 26.3
抗生素 类型 磺胺嘧啶
氧四环素
诺氟沙星
表 2 抗生素对土壤呼吸作用的影响 Table 2 The effect of antibiotics on respiration of soils
由表 2 可看出，在土壤 A 中 0~2 d 内与对照土壤比 较，磺胺嘧啶质量分数低（1.0~10.0 mg·kg-1）的土 壤呼吸强度未发生显著变化；在高质量分数下 （50.0~200 mg·kg-1）土壤呼吸强度表现为抑制作用， 且随着含量的提高，抑制程度也相应地增强；当土 壤中磺胺嘧啶添加质量分数为 200 mg·kg-1 时，其抑 制强度达到 76.8%。在 2~4 d 内 50 和 100 mg·kg-1 的土壤呼吸强度表现出强烈的激活作用，激活作用 分别为 68.3%和 64.2%，且这两者之间处于同一水 平。其他处理土壤与对照相比，呼吸强度未表现出 任何抑制作用。在 4~8 d 内，在低质量分数下（1~10 mg·kg-1），呼吸强度基本未发生显著变化，而高质 量分数下，其呼吸强度进一步被激活，当质量分数 为 200 mg·kg-1 时，其激活强度高达 343%。在 8~14
2~4 78.8bc 81.2ab 67.7d 69.9d 77.7bc 86.2a 73.9cd 110a 81.0bc 4~8 36.1a 28.2b 32.5ab 28.5b 29.6ab 31.4ab 28.6b 27.1a 21.5ab
8~14 19.1a 14.9a 15.1a 16.7a 15.7a 17.5a 14.7a 14.1a 11.3abc
和氮转化功能会产生不同的作用，这种不同主要来自于抗生素种类、土壤类型及抗生素的浓度等因素的影响。因此，土壤中
抗生素的引入将可对陆生生态环境造成一定影响，在实际粪便还田过程中应开展风险评估。
关键词：抗生素；土壤；呼吸作用；硝化作用
中图分类号：X131.3
文献标志码：A
文章编号：1674-5906（2014）06-1050-07
0~2 2~4 4~8 8~14
86.5a 85.8c 10.6d 8.31c
81.4ab 84.2ab 80.7b 79.0b 79.4b 68.6c 50.8a 95.2abc 93.9abc 100a 89.3bc 96.3ab 94.1abc 132a 15.4cd 16.5bcd 19.9bc 24.5b 17.1bcd 33.7a 14.4e 9.47abc 10.1a 9.47abc 8.56bc 8.43c 9.90ab 6.42b
土壤类型
土壤 A 土壤 B
w (有机质)/%
2.41 2.68
表 1 土壤的理化性质 Table 1 Physicochemical property of the two soils
w (总氮)/%
b (阳离子交换量)/ (cmol(+)·kg-1)
pH
最大持水量/%
0.16
4.30
48.4
引用格式：杨基峰，应光国，赖华杰，赵建亮，刘珊，周丽君. 三种抗生素对土壤呼吸和硝化作用的影响[J]. 生态环境学报, 2014, 23(6): 1050-1056. YANG Jifeng, YING Guangguo，LAI Huajie, ZHAO Jianliang, LIU Shan, ZHOU Lijun. Effects of three types of antibiotics on soil respiration and nitrification [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(6): 1050-1056.