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典型兽用抗生素自然环境行为及生态毒理效应

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近年来，我国畜牧业发展迅速，逐渐成了世界畜牧业大国。随着我国畜牧业生产向集约化和现代化不断发展，兽用抗生素(veterinary antibiotics, VAs)作为治疗用药和饲料添加剂，在动物疾病预防与治疗、降低动物发病率与死亡率以及提高饲料利用率，促进动物生长和改善动物产品质量等方面均起到了非常重要的作用。畜禽粪便中抗生素残留主要来源于未被动物吸收和代谢的部分。我国主要兽用抗生素在畜禽粪便中的残留浓度遵循的规律为：四环素类＞氟喹诺酮类＞磺胺类＞大环内酯类。土壤和水体环境通过施用含抗生素粪肥或灌溉含抗生素污水等途径受到抗生素污染并成为抗生素纳污库。同时，抗生素持续不断的输入使其在自然环境中形成一种“假”持久性现象。

环境中兽用抗生素的主要来源及可能的转归途径

农业环境中抗生素残留检测方法

随着人们对食品安全和环境问题的重视，环境和食品中抗生素残留的危害性逐渐受到公众的关注，对多介质中抗生素残留检测和去除的探究也日益增多。抗生素因其化学结构不同而具有不同的特性。因此，不同种类的抗生素较难实现同时分析。我们以常用典型抗生素为研究对象，建立了畜禽粪便、土壤、水体、植物等不同环境介质中多种抗生素同时检测的方法，包括样品的前处理、萃取条件以及色谱测试条件等，以期为环境中抗生素的残留检测与风险评价提供方法支撑。例如，我们建立了畜禽粪便中5大类共计11种抗生素残留同时检测的固相萃取-高效液相色谱方法，样品经前处理后，进行HPLC检测。样品中目标物加标回收率介于62.7%~99.2%。11种抗生素的检出限为 0.1~1.9 μg/kg，定量限为 0.3~5.9 μg/kg，本方法耗时短、经济投入低，实用性更高。

畜禽粪便中抗生素提取流程图

土霉素在土壤中的吸附-解吸

土霉素（Oxytetracycline）等四环素类抗生素是应用最广泛、使用量最大的一类抗生素，研究土壤环境中土霉素的吸附行为对于评估其土壤环境生态风险具有十分重要的意义。Freundlich 模型和Langmuir 模型方程可以较好地拟合土壤对土霉素的等温吸附曲线。土壤的粒径、溶液pH值、土壤有机质和铁铝氧化物是影响土霉素吸附的重要因素。在有机质含量少的土壤中施用有机肥，有助于土壤对土霉素的吸附，长期施用氮、磷肥可以增强土壤对土霉素的吸附强度。土壤对土霉素的吸附、解吸是一个复杂的过程，受到多种因素的共同影响，在吸附过程中这些因素彼此影响，要揭示土霉素在土壤中的吸附机制，仍需要大量的试验研究，不应该直接把以前的研究结果直接用于实际推测土霉素在环境中的归趋，因为气候变化不断地影响着土壤性质，对于特定的污染物预测研究需进行一定的校准试验。

土霉素分子结构及在不同pH值条件下的带电荷情况

土霉素在土壤中降解的微生态学机制

土壤中抗生素降解主要过程有氧化作用、还原作用和水解作用等，主要受土壤温度以及自然因素如降雨、土壤湿度和土壤其他理化性质影响。抗生素在土壤中的降解行为在一定程度上决定其在土壤环境中的生态风险。土壤温度为25℃，含水量为100%，非灭菌处理和外源溶解性有机物质存在条件下，土霉素降解的速率最快，半衰期最短；不同环境条件下，土霉素对土壤中微生物生物量碳、氮以及SIR含量的影响与土壤类型有关。

温度对土霉素存在下红壤中微生物生物量碳（a）、氮（b）以及

SIR（c）的影响（土霉素的初始浓度为200 mg/kg）

典型兽用抗生素的土壤微生态效应

土壤酶学、土壤微生物生物量等是指示有机污染物土壤微生态效应的主要指标。土霉素土壤残留对小麦根际土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脱氢酶活性均有影响，其影响分别是直接影响、间接影响或者土霉素在土壤降解过程中产生的次级产物引起的影响。土霉素对土壤微生物的生长具有抑制作用且能够增加土壤微生物生物量碳氮比，说明土霉素能够影响土壤微生物区系组成，在一定程度上改变了土壤微生物种群的结构。

土霉素对潮土蔗糖酶活性的影响

植物对典型抗生素的吸收及响应

抗生素可通过植物根系吸收进入植物体内。种植菠菜和小白菜的过程中，土壤中的抗生素均可被有效去除，添加了特异抗生素功能性降解菌后可不同程度地提高抗生素的去除效率。金霉素（Chlorotetracycline，CTC）、磺胺甲噁唑（Sulfamethoxazole，SMZ）和磺胺噻唑（Sulfathiazole，ST）在玉米根尖（0.5~10 mm）不同区域的富集分布取决于抗生素的理化性质，CTC和SMZ更易于在0.5~2.0 mm区域（细胞分裂区）富集，而ST易于分布于6.0~8.0 mm区域（伸长区）。玉米对三种抗生素的吸收存在一定的竞争和协同关系（SMZ和ST竞争，CTC与其他两种抗生素协同）。此外，玉米对抗生素的吸收过程为耗能的主动吸收，且对抗生素的转运能力与玉米根刺中水通道蛋白的活性相关。

文章来源：《生态毒理学报》网址: http://www.stdlxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0226/563.html