兽药抗生素的环境暴露水平及其环境归趋研究进展

兽药抗生素作为治疗药物及饲料添加剂广泛应用于畜禽养殖业。文章通过对国内外4类普遍使用的兽药抗生素(四环素类,磺胺类,喹诺酮类,大环内酯类)使用量和使用情况进行对比,得到使用量的大致排列顺序为中国(亚洲)美国(北美洲)韩国(亚洲)欧洲(丹麦,英国)肯尼亚(非洲)新西兰(大洋洲),各国对于不同种抗生素的使用比例也有所差异。并且结合兽药抗生素在不同暴露环节的环境行为特性,综述4类兽药抗生素在不同环境介质中的污染状况,总结影响兽药抗生素环境暴露水平的主要因素。目前兽药抗生素的暴露研究主要集中于针对单一环境介质的研究,今后可将研究重点放在探讨兽药抗生素在环境中纵向暴露链的作用机理与实际测量数据之间的内在联系,从中寻求降低环境中兽药抗生素污染的方法。     

牛粪堆肥系统环境因子对抗性基因的影响

本研究利用实时定量PCR技术检测牛粪60 d好氧堆肥过程中典型四环素类抗性基因(tet Q、tet W、tet M、tet G、tet A和tet X)和大环内酯类抗性基因(erm35、erm36、erm B、erm F、erm T和erm X)的数量变化规律,系统研究了温度、含水率、挥发性有机质(VS)含量、碳氮比(C/N)、pH值、氧化还原电位(ORP)等堆肥系统环境因子和细菌数量(TCB)对这两类典型抗生素抗性基因的影响.结果表明,堆肥升温阶段牛粪中tet Q、tet W、tet G和tet X数量分别增加1. 7、0. 3、84. 8和4. 5倍,而tet M丰度降低了83. 1%;堆肥腐熟阶段牛粪中tet G和tet X数量分别增加23. 8和11. 5倍,而tet W、tet Q和tet M数量均降低90%.整个牛粪堆肥过程中erm35、erm36、erm B、erm F、erm T和erm X丰度分别增加2. 1、430. 4、0. 6、11. 5、2. 1和49. 1倍. RDA分析表明,牛粪堆肥过程中对四环素与大环内酯类抗性基因数量影响较大的3个环境因子分别为:ORP(54. 8%)、温度(34%)和VS(11. 3%),其中ORP与erm X和erm B、温度与tet Q和erm F以及VS与tet W数量均呈明显地正相关.     

污泥臭氧原位减量工艺中四环素及大环内酯类抗生素的去除

建立了一套中试规模的污泥臭氧原位减量(SOR)系统,通过长期(111 d)运行考察了其对四环素、土霉素、强力霉素和阿奇霉素的去除效果.结果表明,SOR工艺可以实现剩余污泥零排放,化学需氧量和氮的去除性能与常规厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)工艺接近,但除磷性能有所下降.SOR工艺出水中目标抗生素浓度与常规A/A/O工艺无明显差别,而污泥中目标抗生素含量明显低于常规A/A/O工艺.质量衡算表明,目标抗生素在A/A/O及SOR工艺中的输入输出均渐趋平衡;SOR工艺进水中91.2%～98.1%的目标抗生素被臭氧降解,而常规A/A/O工艺进水中82.3%～91.2%的目标抗生素随剩余污泥排放.因此,SOR工艺可以同步削减污水处理厂中剩余污泥及抗生素向环境中的排放.     

养殖废水中9种大环内酯及林可酰胺类抗生素的同时测定及分析方法研究

采用固相萃取-超高效液相色谱三重四极杆质谱联用法,建立了同时测定养殖废水中9种大环内酯及林可酰胺类抗生素的方法,并对样品pH值、保存时间、洗脱溶剂、上样流速及过滤材质等进行了优化。测定结果表明,pH值为6,过滤材质为聚丙烯（GHP）,上样速度为5 mL/min时,9种抗生素的加标回收率最优,为71.4%～126%,相对标准偏差最小,为2.4%～7.1%,标准曲线的线性最好,相关系数为0.998 5～0.999 5,检出限为0.78～1.22 ng/L。该方法灵敏度高、检出限低、测定结果准确,能够广泛应用于养殖废水中大环内酯及林可酰胺类抗生素残留量的监测分析。     

基于分散固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定沉积物中大环内酯类抗生素

采用分散固相萃取与超高效液相色谱串联质谱技术,建立了快速测定沉积物中9种大环内酯类抗生素(螺旋霉素、阿奇霉素、替米考星、竹桃霉素、红霉素、泰乐菌素、吉他霉素、罗红霉素和交沙霉素)的检测方法。沉积物经磷酸盐缓冲液和乙腈混合液浸提,再经过石墨化炭黑和C18硅胶分散固相萃取材料净化。采用超高效液相色谱串联质谱仪(UPLC-MS/MS)测定,以0.1%甲酸和乙腈为流动相,梯度洗脱,采用多反应监测(MRM)离子模式进行测定。结果表明,沉积物中9种大环内酯类回收率范围为67.6%—96.2%,相对标准偏差3.8%—13.6%(n=6),方法检出限介于0.005—0.01μg·kg^-1(R²>0.995)。以太湖湖区典型沉积物样品作为验证,该方法满足实际样品的检测需求。     

大环内酯类抗生素在饮用水处理过程中的污染特征及其氯化反应机制

饮用水处理过程中抗生素的污染问题引起了人们的广泛关注.监测了6种大环内酯类抗生素（脱水红霉素、克拉霉素、竹桃霉素、罗红霉素、柱晶白霉素和泰乐菌素）在2座饮用水处理厂中的污染情况,并考察了典型大环内酯类抗生素泰乐菌素在氯化消毒处理过程中的反应特性.结果表明,6种大环内酯类抗生素均能在饮用水处理过程中检出,但是其浓度普遍较低,进出水中的浓度范围分别为0.18~3.97 ng ·L^-1和0.02~1.91 ng ·L^-1.6种大环内酯类抗生素在饮用水处理过程中的去除率相差较大,在18%（竹桃霉素）~100%（脱水红霉素）范围内.6种大环内酯类抗生素在氯化处理过程中降解缓慢,且受水质影响较大.其中,泰乐菌素的氯化降解遵循二级反应动力学模式,测得pH 7.0条件下二级反应动力学速率常数为0.77 L ·（mol ·s）^-1.监测到的9种泰乐菌素氯化降解产物,反应途径主要包括叔胺羟基化、芳族氧化和内酯环环氧化加成等.     

我国不同利用方式土壤的磺胺类和大环内酯类抗生素抗性基因积累

为揭示农用土壤中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动元件的积累和分布特征,应用普通PCR和荧光定量PCR技术对我国具有代表性的14个地区的不同利用方式和种植年限土壤进行磺胺类（sul1、sul2）、大环素内酯类（ermB、mefA）的ARGs和整合子（intl1）的定性和定量分析.结果表明,在不同利用方式土壤中sul1、sul2和intl1的检出率均为100%,在设施菜田土壤中ermB和mefA的检出率也为100%,而在露地菜田和粮田土壤中ermB的检出率为94%,mefA的检出率分别为92%、90%.磺胺类和大环内酯类ARGs的绝对丰度在黑龙江地区种植15 a的设施土壤中最高,intl1的绝对丰度在内蒙古地区种植15 a的设施土壤中最高.各地区种植3、7和15 a设施菜田土壤中sul1、sul2、ermB、mefA和intl1的绝对丰度显著高于相同年限下的露地菜田和粮田土壤,设施菜田7 a和15 a土壤中ARGs和intl1的绝对丰度显著高于3 a土壤.除露地菜田土壤sul1和sul2外,露地菜田和粮田土壤中的ARGs和intl1与土壤种植年限无显著相关性,而设施菜田土壤中ARGs和intl1的绝对丰度与种植年限呈显著正相关.相关性分析表明,磺胺类和大环内酯类ARGs的丰度与intl1的丰度呈显著正相关.研究可为农业安全生产提供参考,也进一步为食品安全提供有力支撑.     

鸡粪有机肥对土壤中抗生素抗性基因和整合酶基因的影响

为探究施用有机肥对土壤中抗性基因和整合酶基因分布的影响及其与土壤环境因子的相关关系,利用高通量PCR技术监测了鸡粪有机肥施用120 d后土壤中四环素类抗性基因、大环内酯类抗性基因、整合酶基因和土壤理化性质的变化情况。研究结果表明,施肥土壤的电导率、pH、有机质含量均明显增加,而土壤氧化还原电位由217.27 mV降低到154.47 mV。施肥土壤中钾、氮、磷、铅、铜和锌含量均上升。施加鸡粪有机肥120 d后,土壤中tetM、tetQ、tetW、tetG和tetX 5种四环素类抗性基因相对丰度分别增加了2.90、0.97、6.80、0.98和0.94倍,而erm35、ermB、ermT、ermX和ermF 5种大环内酯类抗性基因相对丰度分别增加了0.98、136.68、0.95、2.89和2.89倍;但erm36相对丰度降低了0.75倍,其中施肥后土壤中ermB丰度最高而erm36丰度最低。施用鸡粪有机肥后,土壤中intI1和intI3的丰度分别降低了4.71×10-5和2.57×10-7,而intI2的丰度增加了3.74×10~(-6)。Network分析发现intI3与除ermB外的基因均呈显著负相关关系(R=-1.00,P0.05)。     

污泥堆肥过程中磺胺类和大环内酯类抗性基因的残留

抗生素抗性基因是一种新型环境污染物,污水处理厂特别是污泥中存在着高丰度的抗生素抗性基因.为研究污泥堆肥过程中抗生素抗性基因的残留,对磺胺类和大环内酯类抗性基因(sulI、sulII、erm(B)和erm(F))以及I类整合子(intI1)的丰度变化进行了定量分析.结果显示,sulΙ、sulΙI、erm(B)和erm(F)的相对丰度在中温阶段降低(PsulII0.05,Perm(B)0.05,Perm(F)0.05),且sulΙ的相对丰度在高温阶段达到最小值(PsulI0.05),sulΙ、sulΙI和erm(F)的相对丰度在冷却和腐熟阶段增加(PsulI0.05,PsulII0.05,Perm(F)0.05).堆肥过程中sulΙ、sulII和erm(B)的丰度与温度呈负相关(P0.05),温度可能是影响磺胺类和大环内酯类抗性基因变化的重要因素.sulΙ和sulII的丰度与intI1的丰度呈正相关(P0.05),表明水平基因转移可能是该类抗性基因传播与扩散的重要途径.研究结果表明,尽管存在于污泥中的抗生素抗性基因的相对丰度在升温阶段呈下降趋势,但在随后的冷却和腐熟阶段却显著反弹.因此,经堆肥处理的污泥直接施用于农田可能造成抗生素抗性基因的二次扩散.     

基于液相色谱法分析水环境中大环内酯类抗生素污染的研究进展

大环内酯抗生素广泛使用,在水环境中的残留越来越引起世界关注.本文综述了国内外基于液相色谱技术分析水环境中大环内酯的方法,比较不同预处理法以及分析方法的灵敏度和检出限.固相萃取法可以同时富集和净化,消耗试剂少,方便,野外操作可行,是理想的预处理技术.液相色谱串联质谱技术选择性好、特异性高、灵敏度高,可以检测浓度低于ng.L-1的目标物,是一种可靠理想的分析方法.最后对大环内酯分析研究进行了展望.