畜禽粪便中残留抗生素的污染及其危害

畜禽粪便中残留抗生素的污染及其危害

摘要综述了畜禽粪便中抗生素污染的概况，指出抗生素污染产生的危害及治理方法，以为治理消除该污染提供参考。

关键词抗生素；污染；危害；治理

随着近来超级细菌NDM-1在英国和印度的发现，使用抗生素导致的细菌耐药性问题再度引起人们的重视。我国是世界上抗生素用量最多的国家，但抗生素大规模使用导致的环境健康危害未引起足够的重视，如果一直任由抗生素过度使用，我国将会成为超级细菌的重灾区[1]。目前，每年消费的50%~70%被用于畜牧业，作为动物促生长剂和治疗用药物，畜牧业已成为使用抗生素量最大的行业。

1畜禽粪便中残留抗生素的污染概况

自20世纪50年代以来，抗生素已被广泛应用于畜牧养殖业。据美国动物健康研究所的调查，美国动物饲料抗生素用量从1950年的91 t增加到2004年的9 300 t，占美国抗生素总用量的58%。而在新西兰、俄罗斯等国家，抗生素也被广泛应用于动物促生长剂。中国有17种抗生素和杀菌剂被允许用于饲料添加剂，其中四环素类抗生素和磺胺嘧啶类抗生素使用广泛[2]。

抗生素经动物消化道后大部分都以原态或代谢产物形式迅速从消化道或尿液排出体外，这些排泄物中残留的抗生素部分会经微生物或物理化学途径降解，仍然没有降解的最后进入地表水体、土壤以及地下水，残留抗生素已成为一种广泛存在于环境中存在的微量污染物。据2000年美国地质调查所在全美国范围内139条河流调查，在所有样本中检测到16种抗生素化合物，而在其他地表和地下饮用水源，也检测到至少6种低浓度的抗生素。在加拿大、韩国以及禁止使用抗生素饲料添加剂的欧盟（如西班牙和英国），在地表水及污水处理厂的污泥中也广泛检测到抗生素的残留，抗生素污染已成为一个世界性的问题。

我国存在严重的抗生素污染问题。据张树清等报道，32个猪粪样中，土霉素、四环素、金霉素的平均含量分别为9.09、5.22、3.57 mg/kg；23个鸡粪样中，土霉素、四环素、金霉素的平均含量分别为5.97、2.63、1.39 mg/kg。而据中国农科院食品安全检测研究所研究，猪粪样品中金霉素等残留的抗生素含量竟达到200 mg/kg。陈昦等调查了江苏省畜禽养殖场粪便样品，表明普遍存在磺胺类抗生素的残留。张慧敏等对浙北地区畜禽粪便样和施用畜禽粪肥的农田土壤调查也表明，施用畜禽粪肥的农田表层土壤中，土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93%、88%和93%。

2抗生素污染的危害

残留的抗生素随动物粪便施肥进入土壤后，会被植物吸收积累，并破坏植物根际周围的微生态平衡[3]。残留抗生素随粪便或地表径流进入水体，将对水体中的微生物产生毒性效应，破坏微生物生态结构。环境中残留的抗生素将会导致微生物的耐药性增强以及强耐药性细菌的产生，甚至诱导产生耐药性基因，而细菌的耐药性基因还会在同类细菌中转移[4]。例如将牛粪施于花园后，导致该土壤对特定抗生素抗性增加70%。耐药性细菌的产生增加了养殖业的风险，这可能也是中国畜禽养殖业发病率一直较高的重要原因之一。

3抗生素污染的治理方法

抗生素的生物降解是治理抗生素污染的关键。Kolz等[5]研究了猪粪中的泰乐菌素在储粪池中好氧和厌氧条件的降解和代谢。在好氧条件下，降解90%的泰乐菌素需要12~26 h，在厌氧条件下则需30~130 h，而且8个月后仍然检测到泰乐菌素的存在。在实际环境中，pH值、氧化还原电位、温度、颗粒粒径等因素都可能影响抗生素的生物降解，例如Halling-Sorensen 等研究了丹麦沙地土壤中氯霉素和泰乐菌素的降解，降解50%所需要的时间分别为25~34 d和49~67 d，远长于实验室控制条件下的降解。

在含抗生素的废水治理中，采用生物、物理和化学方法结合废水中化学耗氧量（COD）和总悬浮固体（TSS）去除痕量抗生素成为关键。Matamoros等采用水平流和垂直流人工湿地等方法去除农村废水中的抗生素等药物残留，结果显示，垂直流人工湿地具有更高的效率，根据残留药物物理化学特性的不同，最高去除率超过95%。对于一些溶解性较低的抗生素，例如土霉素和四环素等抗生素，在Cu2+、Mn2+存在的水溶液中，好氧条件下也能实现有效的转化。畜禽粪便中的抗生素随着施肥进入土壤，然后随地表径流进行扩散。因此，畜禽粪便在作为肥料使用之前，需要进行适当地好氧和厌氧处理，去除抗生素污染的同时，也能杀灭其中含有的病原微生物。此外，养殖废水进行排放前也要进行治理。

4参考文献

[1] 孔源，韩鲁佳.我国畜牧业粪便废弃物的污染及其治理对策的探讨[J].中国农业大学学报，2002，7（6）：92-96.

[2] 俞道进，曾振灵，陈杖榴.四环素类抗生素残留对水生态环境影响的研究进展[J].中国兽医学报，2004，24（5）：515-517.

[3] GUAN T Y，HOLLEY R A.Pathogen survival in swine manure environm-ents and transmission of human enteric illness：A review[J].Journal of Environmental Quality，2003，32（2）：383-392.

[4] ROOKLIDGE S J. Environmental antimicrobial contamination from terra-ccumulation and diffuse pollution pathways[J].Science of the Total Envi-ronment，2004，325（1-3）：1-13.

[5] KOLZ A C，MOORMAN T B，ONG S K，et al，Degradation and metabolite production of tylosin in anaerobic and aerobic swine-manure lagoons. Water Environment Research，2005，77（1）：49-56.