抗生素環(huán)境超標原因及應對措施探討

◎ 孫斌斌

抗生素環(huán)境超標原因及應對措施探討

◎ 孫斌斌

摘 要：隨著抗生素的廣泛使用和公眾環(huán)境意識的不斷增強，抗生素的濫用問題引起了社會大眾和政府的廣泛關注。本文通過分析導致環(huán)境中抗生素嚴重超標的原因并結(jié)合抗生素的特點和分布特征提出了解決這一環(huán)境問題的途徑。

關鍵詞：抗生素 濫用超標 應對措施

抗生素（antibiotics）是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學物質(zhì)（來自百度百科定義）。自20世紀90年代，抗生素作為藥物及個人護理產(chǎn)品（PPCPs）的一種，其濫用的問題引起了社會的廣泛關注?？股厥侵委熑祟惡图倚蠹膊?、促進動物生長的一種優(yōu)良產(chǎn)品［1］。盡管抗生素給人類的健康以及農(nóng)畜牧業(yè)帶來了很大的好處，但是廣泛使用甚至濫用抗生素造成的潛在環(huán)境風險得到了越來越多的關注［2］。2014年《自然》雜志撰文稱，目前細菌的抗藥性在不斷的增加，致使許多藥物起不到任何有效作用［3］。作者呼吁建議建立全球性組織來解決這一全球性的問題。2014年12月，世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《抗微生物藥物耐藥性全球行動計劃（草案）》，被認為是“特別重要、需要填補的知識空白”。這些都表明，抗生素的濫用以及所引起的環(huán)境風險問題，已經(jīng)引起了全球范圍內(nèi)的關注。

2011年10月18日，中國衛(wèi)生部表示，中國患者抗生素的使用率達到70%，是歐美國家的兩倍。據(jù)統(tǒng)計，在藥店銷售前15位的藥物中，抗生素類就占了10位?？股貜V泛存在于環(huán)境中，甚至在自來水里面都能檢測出來［4， 5］。不久前，美國高盛公司資產(chǎn)管理部前主席奧尼爾提出警告:“中國到2050年將每年有100萬人死于對抗生素具有耐藥性的“超級病菌”感染，損失將會高達20萬億美元。這說明到2050年，中國每年會有100萬人死于抗生素的濫用?？股氐臑E用直接導致了“超級細菌”的產(chǎn)生，“超級細菌”可以在人與人之間傳播，因此危害特別的大。最近，美國發(fā)布了一個對抗耐藥性“超級細菌”的行動計劃，宣布將在5年內(nèi)減少50%的艱難梭菌感染，減少60%的耐碳青霉烯類腸桿菌（CRE）感染，減少至少50%的耐甲芐基青霉素金黃色葡萄球菌（MRSA）感染。“超級細菌”的產(chǎn)生的一個重要途徑就是濫用抗生素。眾多研究機構(gòu)在2014年的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，磺胺類抗生素占到了地表水環(huán)境中抗生素總量的33%，喹諾酮類占了30%，其他四環(huán)素類和β-內(nèi)酰胺類各占了10%［6］。人類和家畜以及其他生物攝取抗生素后，只有一小部分的抗生素會通過新陳代謝而降解，大部分會隨糞便、尿液等進入體外環(huán)境中，廣泛存在于土壤、沉積物、地表水和地下水當中，導致潛在的環(huán)境風險和毒理問題［7］。

因抗生素會引起細菌抗藥性增強、通過食物鏈以及飲用水對人體造成潛在的危害、對環(huán)境中的生物或蛋白質(zhì)造成傷害等問題，引起了政府和人民群眾的普遍關注。本文對抗生素類藥物的濫用以及環(huán)境中污染嚴重超標的原因和需要采取的相應措施進行了闡述。

一、自然環(huán)境中抗生素類藥物存在原因

抗生素具有較高的生物活性并且在人體和動物體內(nèi)很難被代謝掉，使得其在自然環(huán)境中可以長久存在。環(huán)境中的抗生素會使細菌的抗藥性增強、常規(guī)藥物難以有效抗菌，并且會通過食物鏈進入人體造成傷害，對人類和其他生物的健康造成潛在的危險。因此探討抗生素類藥物的濫用、環(huán)境中抗生素類藥物的超標問題，尤其所導致的危害是很有必要的。造成抗生素類藥物的濫用和在自然環(huán)境中嚴重超標的原因是很多因素綜合作用的結(jié)果?？偨Y(jié)其原因可闡述如下：

（一）醫(yī)療上的濫用

抗生素用于人類和家畜疾病造福人類的同時，也產(chǎn)生了一些抗生素被不正當使用的現(xiàn)象。而造成這種原因的本質(zhì)在于，我們沒有建立健全相應的法律制度與監(jiān)管機制。雖然我國衛(wèi)生部已經(jīng)于2004年組織編寫了《抗菌藥物臨床應用指導原則》，但是這個規(guī)則并沒有被有效地執(zhí)行，因此在市場執(zhí)行監(jiān)督方面還有待進一步加強。在市場上的一些藥店，我們可以輕而易舉地買到諸如阿莫西林、四環(huán)素片、諾氟沙星等常用抗生素類藥物。我們知道購買這類處方藥是必須憑處方購買，并遵醫(yī)囑服藥，但是在生活中一些藥店并不嚴格執(zhí)行這一規(guī)則，并且不對購藥者進行詳細的講解。另外，對于個人而言，還存在一些對抗生素類藥物的誤解問題，比如，將抗生素作為萬能藥。我們知道，抗生素是抑菌殺菌藥物，其對由病毒引起的疾病并沒有太大的作用，當產(chǎn)生感染類疾病的時候，多發(fā)生普通民眾根據(jù)表象而誤服抗生素。也有一些人為了追求身體的健康而亂服抗生素，將其作為預防性感冒藥，卻忘記了“是藥三分毒”的道理。因此，抗生素用于人類疾病預防治療過程中會導致嚴重的抗生素濫用現(xiàn)象。

（二）工業(yè)和生活污水的排放

污水的排放使得環(huán)境水體中抗生素嚴重超標是造成抗生素風險的另一個重要原因。污水的來源主要包括企業(yè)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水和城市居民生活污水。就目前而言，由于常規(guī)的水處理技術(shù)很難去除和降解這類污染物。以常用廣譜抗菌劑——磺胺甲惡唑為例，在七個城市污水處理廠所采集的樣本中，磺胺甲惡唑中竟然高達596ng/L［8］。如此高的抗生素含量其來源是什么呢？其中最主要的原因是處理廢水成本太高，一些企業(yè)尤其是制藥廠企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，將抗生素含量遠遠超標的廢水不經(jīng)任何處理就排放到環(huán)境中，造成了一系列的環(huán)境問題，如提高了細菌的抗藥性以及通過食物鏈對人類和其他生物造成一定的毒理危害。2014年12月份發(fā)生的山東魯抗醫(yī)藥股份公司私自排放污水事件中，其排放的污廢水中四環(huán)素類抗生素的濃度為53.688 ug/ L，是自然水體中四環(huán)素含量的上萬倍。此事件直接引發(fā)的抗生素類藥物的濫用和環(huán)境污染嚴重超標話題，已經(jīng)成為社會所關注的焦點，并引起人們對抗生素所產(chǎn)生的健康風險的擔憂。城市生活污水中的抗生素的存在也是自然水體中抗生素含量升高的主要因素。人類以及動物在服用抗生素后，食用的抗生素只有以小部分被降解，其余大部分隨糞便和尿液進入環(huán)境中，這無疑造成了生活污水中抗生素的嚴重超標。

（三）養(yǎng)殖用戶濫用抗生素

世界上很多國家和地區(qū)應用抗生素來治療動物疾病以及保護動物健康，同時這些國家將抗生素摻入飼料中來提高動物的生長率和飼養(yǎng)率［7］。養(yǎng)殖業(yè)造成抗生素在自然環(huán)境中超標主要是基于兩個原因：（1）部分抗生素因過期或者其他原因被丟棄于環(huán)境中；（2）生物的濫用抗生素，使得大部分未代謝的抗生素進入環(huán)境中，其中后者是主要原因?？股卦趧游锬c道體系并未全部吸收，大部分抗生素都會隨糞和尿液便排出體外。鑒于人們將家畜糞便作為肥料施加到土壤中，越來越多的國家和地區(qū)開始關注抗生素進入環(huán)境中的風險和危害。例如，食用精飼料的鴨子飼養(yǎng)45天就可以出欄。在飼養(yǎng)的過程中，很多用戶為了提高鴨子預防疾病的能力，繼而提高鴨子存活率和利潤率，因而大量的使用抗生素類藥物。這些養(yǎng)殖戶在使用抗生素過程中，有時并不按照抗生素的使用標準來添加，而是將抗生素作為一種預防性的藥物大量的無標準的隨意添加，這樣做的結(jié)果雖然在短期內(nèi)看似實現(xiàn)了利潤的最大化，但是其存在很大的潛在危害。美國銷售的抗生素里80%都應用到了農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)上，一方面是使得家畜或者海鮮食品中抗生素含量大大超標。家畜和海鮮不斷地食用抗生素，導致寄身在這些動物體內(nèi)的細菌的抗藥性也明顯增強，養(yǎng)殖戶為了保證存活率從而不得不進一步加大劑量，如此循環(huán)下去勢必會造成更大的環(huán)境危害；另一方面是，家畜和海鮮未經(jīng)代謝的抗生素隨糞便進入固體垃圾和水體環(huán)境中，這使得環(huán)境中的抗生素含量越來越高，最終會造成不可逆的環(huán)境污染。

（四）固體廢棄物處置過程中導致抗生素進入環(huán)境

值得注意的是，一些過期藥物的隨意丟棄和富含抗生素類藥物的固體垃圾在后期處理過程中也會導致抗生素進入自然環(huán)境中，這些抗生素會隨著固體垃圾滲濾液進入地下水從而對人體造成潛在的危害。因此我們在處理固體廢棄物時需要慎重的選擇處理處置的方法和措施，并對滲濾液進行實時監(jiān)測防止超標抗生素進入環(huán)境中造成危害。目前而言國家還缺乏一套完善的評價體系和標準，因此需要加快在固廢處理處置方面的政策和相關評價體系的建立。

二、應對方案和措施

目前抗生素的去除和檢測還需要進一步規(guī)范，進入環(huán)境中的抗生素沒有一個很好的評價指標和體系。值得注意的是雖然目前對于抗生素的檢測在技術(shù)上是不存在問題的，但是我國對于飲用水中抗生素的含量并沒有檢測標準和指標，這對于控制環(huán)境中抗生素的風險和評價其危害性是極為不利的。目前的污水處理方式和手段很難根除水環(huán)境中的抗生素，這導致越來越多的抗生素以及其衍生物進入環(huán)境之中。環(huán)境中抗生素的含量正如前文所言都處于“納克”級別，某種程度上是可以忽略不計的。有專家表示，如果自來水中抗生素含量為8ng/L，一個人每天喝兩杯水，70年不間斷才可攝取0.4mg的含量，這表明通過飲用水攝取的抗生素是遠遠低于醫(yī)用抗生素的濫用。雖然關于自然環(huán)境中的抗生素是否會引起細菌耐藥性的提高，如此低痕量的抗生素是否會有較大的環(huán)境風險和人體損害效應，對此科學界還沒有統(tǒng)一的結(jié)論，但是我們必須盡快建立相關的評估手段和檢測方法，將這種污染物的環(huán)境風險扼殺在搖籃中，并建立一套安全有效的抗生素使用體系和辦法。千里之堤毀于蟻穴，我國環(huán)境之所以到今天如此嚴重的地步就是沒有做到預防為主、防治結(jié)合，所以我們對待抗生素問題上必須要提高警惕。

（一）完善相關法律法規(guī)的建立以及加強監(jiān)督

雖然我國政府于2004年編寫了《抗菌藥物臨床應用指導原則》，但是沒有關于抗生素濫用以及主治醫(yī)生濫開抗生素的處罰，缺乏一套可行性的操作流程和規(guī)范。對于抗生素的使用尤其是濫用尚缺乏一套行之有效的措施和監(jiān)督手段，患者在服用抗生素時是否嚴格遵醫(yī)生囑托以及過期藥物的處理處置問題，都迫切需要解決。雖然新制定的環(huán)保法對于污染進行了嚴格的控制，比如“明確政府責任、加大違法排污懲處力度”等方面有所加強”，被稱為“史上最嚴環(huán)保法”。但是，我們看到對于飲用水中抗生素的含量問題卻一直得不到重視，這說明國家在這方面做得還是不夠，因為我國目前指定的自來水國標中沒有相關的評價指標和體系。這也導致了部分不良生產(chǎn)商比如自來水供應企業(yè)拿國標當擋箭牌，而造成了更多的環(huán)境污染問題。我國《地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測》和國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》中并沒有抗生素的指標，國家水質(zhì)檢測指標還有待于進一步完善。根據(jù)目前查閱的資料，不僅是中國，世界上很多國家諸如美國、歐洲經(jīng)濟共同體都未規(guī)定飲用水中抗生素的檢測指標。因此，就全世界而言，還缺乏對抗生素危害和毒理的認識。正如北京公眾健康飲用水研究所趙飛虹副研究員所言：“目前我國對于抗生素污染的監(jiān)管還處于空白，標準的制定是一個長期和漫長的過程”。另外，針對污水處理廠排放的污水和固體垃圾廢棄物滲濾液以及養(yǎng)殖戶所產(chǎn)生的廢水，尤其是在淡水較豐富的地區(qū)要加快制定相關的法律法規(guī)，以便執(zhí)法人員有法可依。

在加強相關法律和法規(guī)體系建立的同時，還應該加大執(zhí)法力度，做到有法可依、執(zhí)法必嚴。對于亂排亂放的企業(yè)和個人有沒有追究責任人？對于執(zhí)法過程中，執(zhí)法人員和不良企業(yè)的合謀行為要加強監(jiān)督并進行嚴厲的處罰，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴肅處理絕不姑息養(yǎng)奸。對于其排放的污水要進行不定時的檢測和審查，使不良企業(yè)沒有任何應對政策，只能按照正常的流程處理廢水。

對于無證經(jīng)營的藥店要及時關閉，對于無證給患者開處方藥物的單位和個人要加大處罰力度，對于某些醫(yī)生以盈利為目的的亂開抗生素類藥物的現(xiàn)象要及時制止并進行一定的處分。醫(yī)生在就業(yè)之前必須有相關的資格證，而且必須要經(jīng)過一段時間的培訓并通過相關的考核方可安排上崗，不合格的人員則不予錄用。針對患者，我們首先要對癥下藥，藥物不能亂開一氣，要做到有效治療定向治療；其次，要不斷地勸誡患者遵醫(yī)囑，不能亂服抗生素尤其是不能將抗生素作為一種抗菌劑。最后，要將抗生素濫用的危害闡明，抗生素的濫用不僅危害自身而且嚴重污染環(huán)境，對地球上的其他生物造成潛在的危害。

（二）加快污廢水處理處置技術(shù)的研發(fā)

我們知道企業(yè)之所以會將含有高濃度污染的廢水排入環(huán)境之中，在很大程度上可以歸結(jié)為廢水處理處置成本的居高不下。目前關于污水中的抗生素類物質(zhì)的處理處置還沒有廉價且快速的方法和措施，這使得廢水中抗生素含量越來越高，而無法得到去除。目前關于廢水的處理處置采用的方法有高級氧化技術(shù)、投放吸附劑、微生物降解、光催化技術(shù)以及植物修復或以上各種手段聯(lián)合使用的技術(shù)手段。這些技術(shù)手段在降解抗生素方面是快速且有效的，關鍵問題在于成本高。污染場地上經(jīng)常使用的活性炭吸附劑，雖然吸附效果較好，但是成本問題卻限制了其廣泛使用。高級氧化技術(shù)雖然可以將污染物氧化為水和二氧化碳，但是毫無疑問的是成本依然是制約其進一步工業(yè)化的因素。微生物及植物修復或者兩者聯(lián)合技術(shù)的應用在某種程度上可以降解污染物，污染物作為能源被生物所利用從而進一步增加生物數(shù)量反過來再進一步降解污染物，此方法具有方便、成本低以及不產(chǎn)生二次污染等特點，但是經(jīng)微生物降解后的中間產(chǎn)物的毒性需要進一步考察，而且降解過程產(chǎn)生的難聞氣味也需進一步解決。綜上所言，目前各種技術(shù)對于環(huán)境污染物的降解都存在一定的優(yōu)越性和缺陷，加快突破技術(shù)上的瓶頸是關鍵。

吸附作用對于控制污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化以及歸宿而言是一個重要的過程，吸附過程不存在二次污染現(xiàn)象并且適應各種水體環(huán)境，尤其是一些環(huán)境痕量物質(zhì)。前面介紹了活性炭作為吸附劑，其生產(chǎn)成本高，不適合大規(guī)模使用。近幾年興起的生物炭技術(shù)則彌補了這一缺陷，生物炭按照國際生物炭協(xié)會的定義為：一種富含碳的固體物質(zhì)。生物炭是在厭氧或限氧條件下，熱裂解生物質(zhì)原料得到的含有豐富炭質(zhì)、含氧官能團以及具有較大比表面積的固體物質(zhì)。生物炭的歷史可歸結(jié)為自然野火，其首先是被發(fā)現(xiàn)在亞馬遜的黑土中。生物炭的利用對于當前的碳減排號召而言無疑是行之有效的舉措［9］，除了提高糧食產(chǎn)量、提高土壤肥力和降低全球二氧化碳濃度等在農(nóng)業(yè)上的應用外，還可以作為一種全新的可持續(xù)使用的廉價高效吸附劑［10］。生物炭本身吸附效率并不是太高，但是經(jīng)過簡單的化學處理就可以顯著提高其吸附性能［11］。近些年興起的納米技術(shù)，使得生物炭與納米技術(shù)結(jié)合制備出的復合吸附劑具有很高的吸附性能［12］。比如用氧化石墨烯吸附磺胺甲惡唑的飽和吸附量為240mg/g，因環(huán)境中抗生素均為痕量濃度，使其與生物炭結(jié)合再加入一些磁性物質(zhì)比如四氧化三鐵、氫氧化鐵等物質(zhì)做成高效吸附性能的磁性吸附劑，這樣的吸附劑除了有很好的吸附效果之外，還可以與污水分離出來，再通過化學物理方法諸如鹽分清洗、酸洗等處理吸附劑從而實現(xiàn)綠色可持續(xù)利用。最近發(fā)現(xiàn)生物炭可以產(chǎn)生羥基自由基來降解鄰苯二甲酸酯，這證明了生物炭不僅是一種優(yōu)良的廉價吸附劑，更可以作為一種降解材料。

（三）盡快制定養(yǎng)殖業(yè)定向抗生素使用手冊并降低養(yǎng)殖成本

目前抗生素應用于肉豬、雞、鴨、魚等養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，抗生素的使用在明顯提高動物的存活率并提供給人類更多食物的同時，不可避免地使環(huán)境中抗生素含量升高以致造成一定的環(huán)境風險和毒理問題。歐盟決定從2006年1月1日起，飼料中全面禁止使用抗生素。目前我國還未出臺相應政策，因此針對養(yǎng)殖戶片面追求經(jīng)濟利益而濫用抗生素的情況，應該采取如下的措施：首先，要從根本上了解養(yǎng)殖戶濫用抗生素的原因并采取相應的對策，這樣才可以標本兼治。養(yǎng)殖用戶濫用抗生素的是加快動物的生長速度進而提高利潤降低成本，但是抗生素僅僅是抑菌劑，它不是萬能的藥物，更不能作為一種廣譜預防試劑來使用。針對這一點，我們要提高養(yǎng)殖業(yè)的醫(yī)療水平和診治手段，以動物為本，根據(jù)不同動物不同生長階段尋求最佳的用藥標準，并做到具體問題具體分析。其次，國家層次上通過合理布局、優(yōu)化養(yǎng)殖條件從而節(jié)約成本，政策傾斜以及調(diào)控市場來保證養(yǎng)殖的利益。通過政策扶持那些合理使用抗生素的養(yǎng)殖戶，市場自覺抵制抗生素濫用的養(yǎng)殖企業(yè)的產(chǎn)品以及指定一系列無抗生素的綠色食品。最后，加大宣傳力度，增強普通用戶尤其是對抗生素危害認識不清的群眾的環(huán)境意識。作為社會大眾的一員，我們除了自覺遵醫(yī)囑杜絕濫用抗生素之外，還需要加強抵制抗生素超標的食物以及增強環(huán)境保護意識，不將廢棄藥物亂丟亂棄。

（四）加快抗生素替代品研發(fā)及政府間聯(lián)合作用

正如《自然》期刊所稱，目前的抗生素替代產(chǎn)品比如益生菌、益生元和噬菌體治療以及研發(fā)新型抗生素，都尚且處于實驗階段，遠遠達不到工業(yè)化應用的目的。一個產(chǎn)品的研發(fā)到滿足市場化需要的路是很遠的，期間包括政策、資金和人力方面以及后期的市場化都需要大量的資源支持。因此在廣泛調(diào)研的基礎上，合理安排相應的資源來加快健康替代品的研發(fā)以及臨床試驗和工業(yè)化使用是當務之急。NovoBiotic制藥公司在 Nature 雜志上公布的新型抗生素 teixobactin 研發(fā)工藝及應用療效的早期數(shù)據(jù)表明，該新型抗生素在小鼠體內(nèi)安全有效且不易誘導細菌產(chǎn)生耐藥性［13］，這無疑給“后抗生素時代帶來了一絲曙光”，這證明人類完全有希望并且有能力戰(zhàn)勝抗生素類藥物帶來的一系列環(huán)境危害。

基于抗生素的污染的全球性，降低抗生素帶來的污染就必須聯(lián)合世界上一切可調(diào)動的資源，諸如世界貿(mào)易組織、世界動物組織、世界自然基金會、世界衛(wèi)生組織以及各國政府、科學研究所及科學家、相關企業(yè)以及全世界消費者的共同努力，就像當年消滅天花一樣建立一個有效的、高反應效率的全球性組織。在嚴控全球范圍內(nèi)抗生素的使用、環(huán)境暴露濃度監(jiān)測以及環(huán)境風險評價和預防方面可以快速地做出反應，以便更好地服務于人類和自然生物體。

三、結(jié)語

抗生素的環(huán)境風險自20世紀90年代被發(fā)現(xiàn)以來已有20年的歷程，在這20年里因抗生素環(huán)境暴露和危害一直得不到社會大眾和政府的關注，因此其相關的法律政策以及環(huán)境風險評價非常的匱乏，甚至某些政府和大眾對抗生素的危害和環(huán)境風險了解甚微。解決抗生素濫用以及建立預防和治療由抗生素所帶來的環(huán)境危害和風險制度是勢在必行的，目前政府、社會大眾以及科學界都非常關注抗生素的濫用以及所帶來的環(huán)境風險問題?；诳股匚廴镜娜蛐?，建立全球性的組織來應對抗生素的環(huán)境危害和風險是十分必要的。

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（責任編輯：盧小文）

【中圖分類號】X50

doi:10.3969/j.issn.1674-7178.2015.02.005

作者簡介：孫斌斌，南開大學在讀博士研究生，主要研究方向為污染生態(tài)化學。

The Reason of the Overproof of Environmental Antibiotics and Its Solution

Sun Binbin

Abstract:With the use of antibiotics and the increasing of public environmental awareness， the abuse of antibiotics has already caused extensive governmental and public concerns. In this paper， through analyzing the reason， which has resulted in the antibiotics exceeding the environmentally safe level， and combing with the characteristics of antibiotics and distribution， the author puts forward a solution to solve this problem.

Keywords:antibiotic； abuse and overproof； solution