抗生素和抗性基因的環(huán)境遷移遏止對策

蔡金章

摘 要：水環(huán)境和土壤中抗生素和抗藥基因（ARGs）污染問題日益嚴(yán)重。本文從畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和污水處理廠（WWTPs）、水產(chǎn)養(yǎng)殖等角度闡明抗生素和ARGs的環(huán)境釋放途徑，為減少抗生素和ARGs的傳播提供建議。

關(guān)鍵詞：抗生素；ARGs；畜牧養(yǎng)殖業(yè)；醫(yī)院；污水處理廠；水產(chǎn)養(yǎng)殖

抗生素是藥物和個人護(hù)理品中一種重要組成，80%-90%的抗生素被人和動物排出體外，造成環(huán)境中抗生素污染問題。我國由抗生素濫用帶來的環(huán)境污染問題更為嚴(yán)重?？股睾虯RGs的環(huán)境污染問題已經(jīng)引起了研究人員的廣泛關(guān)注，并且一些學(xué)者已經(jīng)對水環(huán)境、土壤、飲用水、食物中抗生素和ARGs的分布情況做了細(xì)致的研究；也有學(xué)者對抗生素的環(huán)境歸趨進(jìn)行了深入的探究，評估抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)，并取得了顯著的成果。本文考慮了三種抗生素和ARG環(huán)境暴露的來源：畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和WWTPs、水產(chǎn)養(yǎng)殖。為了減少抗生素和ARGs在環(huán)境中的傳播，本文在以上三個方面提供緩解方案，以減少抗生素和ARGs的傳播。

一、限制畜牧養(yǎng)殖業(yè)來源

1.優(yōu)化抗生素的使用

抗生素在畜牧養(yǎng)殖業(yè)藥物的使用中占有很大比重，盡管被施用抗生素的種類和劑量存在顯著性差異，但中國每年約50%的抗生素被作為畜禽疾病治療和生長促進(jìn)劑使用，畜牧養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用愈加不受控制。在一些國家，甚至抗生素已經(jīng)被禁止作為生長促進(jìn)劑使用。首先，限制畜牧養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用種類和劑量，是控制和減少抗生素和ARGs釋放到環(huán)境中最直接途徑。其次，降低動物養(yǎng)殖密度、改進(jìn)營養(yǎng)計(jì)劃等措施來保持動物健康以控制農(nóng)場疾病爆發(fā)。這些措施可以減少抗生素和ARGs從動物轉(zhuǎn)移到人類體內(nèi)的途徑。

2.尋求抗生素替代物

金屬（如：銅、鋅、砷等）常被添加到動物飼料中作為抗生素的替代品。然而，金屬元素在種植土壤中的富集行為，對種植土壤帶來的環(huán)境危害在某些情況下往往較抗生素嚴(yán)重。所以，尋求如草藥這類具有抗微生物活性、廉價(jià)、易于交付使用的替代品勢在必行，增加針對動物、家禽和魚類抗菌藥物的選擇性。

3.加強(qiáng)糞肥管理

在水環(huán)境和土壤不受污染的前提下對糞肥進(jìn)行管理保存，包括防止糞肥溢出和滲漏、控制糞肥堆積處的地表徑流、限制養(yǎng)殖場的泥沙侵蝕和運(yùn)輸。長期的糞便儲存在遏制抗生素和ARGs遷移方面證明是有效的，澆水、曝氣和堆肥在有氧條件下消除50%-70%的抗生素，消除效率主要取決于持續(xù)時(shí)間和溫度。此外，利用大腸桿菌菌株在厭氧條件下對糞肥中的ARGs進(jìn)行生物處理也是可行的，從而限制ARGs的遷移能力。最后，只有當(dāng)農(nóng)作物對營養(yǎng)物質(zhì)需求高時(shí)才允許糞肥的施用，以降低糞肥中抗生素和ARGs的遷移速率。

4.政策協(xié)同管理

在政策層面，建立環(huán)境和動物糞肥中抗生素濃度標(biāo)準(zhǔn)；鼓勵集約化農(nóng)場內(nèi)沼氣設(shè)施的建設(shè)，對廢物處理提供資金幫扶。政策控制是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，它需要大量利益相關(guān)者達(dá)成一致合作和執(zhí)行。

二、醫(yī)院和工業(yè)廢水處理

1.污水處理廠

據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全球約有26億人無法獲得基本的衛(wèi)生設(shè)施，這可能是導(dǎo)致抗生素和ARGs直接釋放到環(huán)境中的原因之一。因此，良好的衛(wèi)生習(xí)慣可能是緩解抗生素和ARGs傳播的關(guān)鍵。WWTPs在收集和處理各類污水和保護(hù)環(huán)境健康方面發(fā)揮著重要作用，傳統(tǒng)的WWTPs不適用于去除抗生素和ARGs。盡管廢水通常經(jīng)過紫外線輻射或氯化消毒來殺死抗性細(xì)菌，但ARGs依舊存在于處理后的廢水廢物中。由于抗生素和ARGs的滲透作用可能污染地下水和地表水，垃圾填埋存在著巨大風(fēng)險(xiǎn)，所以，完善WWTPs的功能，提高抗生素和ARGs的去除率勢在必行，而且在不造成空氣污染的前提下，可以通過焚燒降低廢物中抗生素和ARGs的濃度，焚燒產(chǎn)生的熱量也可以作為新型能源使用。

2.廢水廢物的預(yù)處理

制藥廠和醫(yī)院關(guān)于抗生素生產(chǎn)和排放情況難以統(tǒng)計(jì)，一般情況下制藥廠和醫(yī)院將廢棄物不經(jīng)過預(yù)處理直接排放到WWTPs，這無疑增加了WWTPs的處理難度。制藥廠和醫(yī)院在將廢棄物排入公共下水道系統(tǒng)之前進(jìn)行一定的預(yù)處理，去除部分抗生素和ARGs以降低WWTPs的處理壓力，多級處理降低廢物廢水中抗生素和ARGs的濃度。

3.加強(qiáng)漁業(yè)管理

全球大部分水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)生在少有國家法規(guī)和獸醫(yī)專業(yè)人員指導(dǎo)下，漁業(yè)養(yǎng)殖中抗生素直接投放造成抗生素和ARGs的產(chǎn)生和傳播，以及漁產(chǎn)品中抗生素和ARGs殘留，這種水產(chǎn)養(yǎng)殖方式加劇了抗生素和ARGs的擴(kuò)散。漁業(yè)養(yǎng)殖中通過降低魚類密度、防止野生魚入侵、避免過度使用飼料來避免抗生素和ARGs的傳播。魚飼料也是抗生素和ARGs的直接來源，避免水產(chǎn)養(yǎng)殖工人直接接觸養(yǎng)殖水體和魚飼料，對降低攜帶和傳播抗生素和ARGs極為有效。

4.政策協(xié)助

目前，經(jīng)濟(jì)激勵措施是最強(qiáng)和最有效的方式。短期內(nèi)的資金扶持是緩解抗生素和ARGs污染的重要手段，當(dāng)?shù)卣梢酝ㄟ^監(jiān)管，在不同層面提供經(jīng)濟(jì)激勵措施，但對違規(guī)行為嚴(yán)格懲罰。長期上則通過環(huán)境責(zé)任制和公共健康教育宣傳協(xié)助實(shí)行，增加媒體和學(xué)者的宣傳頻次，提高民眾整體素質(zhì)。

三、結(jié)語

我們在畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和污水處理廠、水產(chǎn)養(yǎng)殖中確定了幾種管理方案，可以幫助減輕環(huán)境中抗生素和ARGs的風(fēng)險(xiǎn)。其中許多是經(jīng)濟(jì)可行的實(shí)用策略，可以協(xié)同實(shí)施。同時(shí)，宣傳、教育、監(jiān)測對于通過環(huán)境路徑限制抗生素和ARGs傳播也至關(guān)重要。

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