畜禽粪便中抗生素残留情况及对环境的影响及其处理方法

抗生素又称抗菌素，是由放线菌、细菌、真菌等微生物生长到一定阶段产生的次级代谢物质，或者直接采用化学合成或半合成法制得的相似或相同的物质，其在一定浓度范围内具有杀死或抑制病原菌的作用 。畜禽养殖业的抗生素使用量约占全世界总产量的70％，而我国近几年每年抗菌类药物的使用量达到6000 t 。抗生素在肠道内的吸收很少，只有少量抗生素会被机体吸收，在体内经过羟基化、裂解和葡萄糖苷酸化等过程生成无毒无害的物质，约60％～90％会以原形随粪尿排出体外，所以会产生大量含有抗生素的粪便。

2011 年我国畜禽粪便产总量为21. 21 亿ｔ，约等于同时期工业固体废弃物总量的2 倍，秸秆总量3 倍多。其中绝大部分畜禽粪尿未经过处理便直接施于农田，甚至有些直接随污水排入水体。畜禽粪便中残存的抗生素被施入土壤后不仅使土壤中微生物的生态平衡，并且抗生素会通过富集在植物体中进入食物链；畜禽粪便中的抗生素也会随着渗透流失等途径进入水体，使水环境受到污染，并对其中的生物产生毒害作用；环境中残留的抗生素将会诱导细菌产生耐药性或导致强耐药性细菌的产生，甚至诱导细菌产生耐药性基因并在同类细菌中转移，对人类健康产生进一步危害。

1 畜禽养殖业中抗生素的使用和残留现状

1.1 畜禽养殖中抗生素的使用现状

抗生素的使用大致分为3 个阶段：1950—1960 年，抗生素种类较少且多以治疗为目的，人畜共用；1960—1980 年抗生素的种类增加，开始出现用于畜禽饲料添加剂的抗生素； 1980 年后， 除了知道抗生素作为添加剂能显著提高生产性能外，人们开始关注大量使用抗生素带来的畜禽粪便抗生素残留、细菌耐药性、对环境影响以及危害人类健康等问题 。相关数据表明，1995 年全球生产的抗生素约70％用于畜禽养殖业， 并且饲料添加剂中抗生素类占到了45. 8％。据统计，2003 年美国约9.20 × 103ｔ 的抗生素， 其中包括三分之一的四环素用于畜牧业规模化养殖 。欧洲国家一年的抗生素用量为5.0 × 103 ｔ，四环素类抗生素约占二分之一， 其主要用作兽药进行疾病的治疗 。

近二三十年，我国畜牧业得到巨大的发展，规模化程度的提高使抗生素用作饲料添加剂更加常态化和频繁化。2007 年的一项调查报告显示：我国抗生素的年生产量为2.1 ×105ｔ， 其中46.1％被用于畜牧业，这相当于美国1999 年兽用抗生素的4 倍。美国、日本等国已经限制抗生素作为饲料添加剂的种类和用量， 欧盟已经全面禁止， 而我国在畜禽养殖过程中将抗生素用于饲料还相当的普遍。与此同时， 我国抗生素的使用也存在很多问题：盲目、滥用抗生素问题突出；长时间使用、过量用药现象普遍存在；一些禁用抗生素的使用屡禁不止；人用抗生素用作兽用；一些原料药不经加工直接使用；药物配伍不当现象明显；不按规定休药期使用等。

1.2 畜禽粪便中抗生素残留现状

畜禽排泄物中普遍含有四环素类、泰乐菌素、磺胺二甲嘧啶、青霉素等， 这些抗生素的残留量一般在μg /kg 级，以四环素类药物金霉素的残留为最高，远高于磺胺二甲嘧啶和泰乐菌素，表 1 中列出了常见畜禽粪便中检测到的抗生素种类及含量。张慧敏等通过对浙江北部集约化养殖场畜禽粪便残留量的调查显示：四环素类抗生素检出率较高，且四环素、土霉素和金霉素的平均残留量为3.36、6.48 和3.79 ｍｇ／kg（干重）。其中畜禽粪便中残留抗生素浓度为猪粪最高， 其次为鸡粪， 牛粪最低。张树清等通过对我国7 个地区规模化养殖厂中猪粪和鸡粪采样， 系统分析了其中残留的抗生素。结果显示，四环素在鸡粪中的检测浓度远远小于猪粪。通常同一种抗生素在猪粪中检测量高于家禽排泄物和牛粪，上述差异的出现可能与养殖品种的不同及饲料中使用抗生素情况差异有关。

美国规模化养殖场中动物粪池中的土霉素、金霉素的检测浓度分别为2.37 和3.94 ｍｇ／L，而中国规模化养殖厂中畜禽粪便中土霉素和金霉素的残留量平均值分别为20.94 和15.26 ｍｇ／kg（干重），远远高于美国， 这可能由中国畜牧业为了提高生产性能普遍将抗生素用作饲料添加剂所致。Zhao 等研究中， 通过对北京、上海、重庆的规模化养殖场调研发现， 猪粪中四环素类抗生素的残留量最高并且其含量与猪的生长阶段有关，平均含量为：仔猪＞种猪＞育肥猪。因此，畜禽粪便中抗生素的残留多少除了跟抗生素种类、物种的不同以及是否作为饲料添加剂有关而且还可能和动物的发育阶段相关。

2 畜禽粪便中抗生素残留对环境的影响

2.1 对土壤的影响

畜禽粪便中残留的抗生素进入环境的最主要途径是随粪便施入土壤，这些未经处理过的畜禽粪便其抗生素也会被土壤颗粒吸附，并且能够长期积累。当土壤中的抗生素积累到一定量时，它会显著影响土壤中的细菌、真菌和放线菌等生物，不仅影响微生物种类群落结构，还会诱导微生物产生耐药性，抑制或增强微生物的代谢途径等。有研究表明，当每千克土样中四环素含量超过１mg 时可以显著抑制土壤中脱氢酶和磷酸酶的活力，实验室环境中泰乐菌素对土壤中的微生物群落功能和结构有明显的影响 。抗生素可以抑制或者直接杀死微生物，它的存在使得土壤中的微生态结构破坏，进而影响有机质的腐烂和分解使土壤肥力下降 。Ｄijck 等研究表明，畜禽粪便中的抗生素可以抑制土壤中多种微生物的生长包括细菌、真菌、放线菌等，而这些微生物的减少会阻碍土壤中的硝化和矿化作用，从而阻碍了土壤正常的养分循环。

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