環(huán)境中抗生素的生態(tài)毒性效應(yīng)研究進(jìn)展

趙瀟

[摘要]主要論述抗生素對(duì)水生態(tài)環(huán)境以及土壤環(huán)境的毒性效應(yīng)，并對(duì)當(dāng)前抗生素污染做了簡(jiǎn)短展望，以期對(duì)未來(lái)研究提供部分理論基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞環(huán)境;抗生素;生態(tài)毒性

[中圖分類號(hào)]R978.1?? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A??? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2018）34-0196-02

自1928年弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素，越來(lái)越多的抗生素被人們廣泛應(yīng)用于日常生活中，然而在普及應(yīng)用的同時(shí)，帶來(lái)的是巨大的環(huán)境污染，有研究表明：當(dāng)前的抗生素殘留已滲透于不同的環(huán)境介質(zhì)中，到處撒網(wǎng)留痕跡，可見環(huán)境中抗生素的殘留問(wèn)題已岌岌可危，必須面對(duì)。而我國(guó)，恰是抗生素的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，每年消耗的抗生素原材料，有70%直接或間接排放到環(huán)境中。截至目前，抗生素的大量使用已引發(fā)了一系列的社會(huì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，研究學(xué)者針對(duì)抗生素殘留和生態(tài)效應(yīng)等方面均開展了系列研究。

一、環(huán)境中抗生素的來(lái)源

根據(jù)抗生素在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠毡閼?yīng)用，我們不難發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中抗生素三大來(lái)源分別是醫(yī)用抗生素、農(nóng)用抗生素及工業(yè)廢水抗生素。

（一）醫(yī)用抗生素

據(jù)報(bào)道，我國(guó)各級(jí)醫(yī)院住院患者抗生素使用率在

70%以上，而世界衛(wèi)生組織推薦的抗菌藥物應(yīng)用率為30%，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家約為10%，發(fā)展中國(guó)家約為42%，相較而言，濫用抗生素的現(xiàn)狀在中國(guó)極為嚴(yán)峻。醫(yī)用抗生素主要是β內(nèi)酰胺類抗生素和氟喹諾酮類抗生素，所以檢測(cè)醫(yī)院排棄廢水可以發(fā)現(xiàn)，抗生素種類并不多，但是此類抗生素的濃度卻較高。當(dāng)人們服用抗生素藥物后，藥物進(jìn)入機(jī)體，隨后部分會(huì)被吸收，而那些不能被吸收的抗生素則會(huì)以其他形式通過(guò)人體排泄物等途徑進(jìn)入大自然環(huán)境中。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)，關(guān)于污水處理凈化的設(shè)備、人員技術(shù)、制度等方面都還存在一定程度的不足，從而并不能百分之百的去除環(huán)境中殘留的抗生素，甚至有時(shí)還會(huì)使抗生素的某些化合物直接污染地表水。

（二）農(nóng)用抗生素

在我國(guó)，農(nóng)業(yè)用抗生素最多的是土霉素和金霉素，此兩大類抗生素多應(yīng)用于動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中。并且，醫(yī)療應(yīng)用的所有抗生素幾乎也都可以在農(nóng)業(yè)中得到具體應(yīng)用。當(dāng)前，在大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排放的廢水及畜禽類的排泄物中，可頻繁地檢測(cè)到高濃度的抗生素，且主要以四環(huán)素、喹諾酮和磺胺類等獸藥抗生素為主。當(dāng)此類抗生素被用作肥料施與農(nóng)田時(shí)，經(jīng)雨水沖刷，可以隨著地表流入江河胡海，更有甚至?xí)B透至地下水，污染人們可直接食用的飲用水，間接地危害人類。

此外，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中，亦隨處可見抗生素的身影，他們常常會(huì)被用以幫助魚蝦蟹類抵抗各種水生疾病。檢測(cè)供養(yǎng)殖的水體可以發(fā)現(xiàn)，有大量的抗生素殘留，此類抗生素并未被水產(chǎn)養(yǎng)殖生物吸收，而是通過(guò)該類生物的排泄物進(jìn)入到水體中，此類含有抗生素的水體，一旦滲透地表及海洋，勢(shì)必將會(huì)使污染面積大大增加。

（三）工業(yè)廢水抗生素

含抗生素的工業(yè)廢水，其水質(zhì)特征主要呈現(xiàn)以下三點(diǎn)：（1）關(guān)于工業(yè)廢水中的制藥用水，水質(zhì)成分復(fù)雜，這是由于制藥用水生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜而引起;（2）含有抗生素的工業(yè)廢水中，不僅含有某些抑菌性物質(zhì)，而且也還有某些難降解的大分子有機(jī)物;（3）間歇性的排放含有抗生素的工業(yè)廢水，會(huì)給某些微生物的降解帶來(lái)較大的麻煩。

二、抗生素對(duì)環(huán)境的毒性效應(yīng)

（一）水生態(tài)環(huán)境

國(guó)內(nèi)外許多文獻(xiàn)報(bào)道了地下水中抗生素的存在，并且發(fā)現(xiàn)主要是一些磺胺類藥物，而此類藥物的遷移能力較強(qiáng)，同時(shí)亦得益于土壤層的凈化作用，所以，當(dāng)前抗生素并沒有在地下水中“大肆蔓延”。然而，無(wú)論如何，人們面對(duì)“世界各地多處飲用水中檢測(cè)到抗生素殘留”的事實(shí)，必須提高警惕，做好相應(yīng)防護(hù)措施。否則，積少成多，微量殘留的抗生素終有一天會(huì)直接威脅人類健康。

1.浮游植物

浮游植物是水生態(tài)環(huán)境中的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)有著十分重要的作用，當(dāng)抗生素進(jìn)入水生態(tài)環(huán)境中，浮游植物無(wú)疑是最先，也是最易受到影響的一類水生生物。研究表明，不同的抗生素對(duì)藻類的毒性機(jī)制不同，如β-內(nèi)酰胺類抗生素主要是抑制藻類細(xì)胞壁的合成、氨基糖苷類抗生素主要抑制藻類糖的代謝、四環(huán)素類抗生素主要抑制藻類蛋白質(zhì)的合成、喹諾酮類抗生素則主要抑制藻類DNA的復(fù)制和葉綠素的合成，而磺胺類抗生素主要是抑制藻類葉酸的代謝。

2.浮游動(dòng)物

浮游動(dòng)物種類繁多，屬于異養(yǎng)型，不能通過(guò)自身合成有機(jī)物，常常浮在水中，由此得名。它們是中上層水域水生動(dòng)物的主要餌料，對(duì)維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有著重要作用。根據(jù)目前所得文獻(xiàn)可知，盡管抗生素對(duì)水體浮游動(dòng)物具有一定的毒性作用，但相對(duì)于浮游植物，其所受毒性作用大大降低。

3.水生動(dòng)物及兩棲類動(dòng)物

沈洪艷等對(duì)錦鯉進(jìn)行魚類毒性試驗(yàn)，結(jié)果得到，當(dāng)諾氟沙星暴露質(zhì)量濃度達(dá)到1000mg/L時(shí)，諾氟沙星對(duì)錦鯉無(wú)急性毒性。近年來(lái)，抗生素對(duì)水生態(tài)毒性研究的對(duì)象還包括青蛙、蟾蜍等兩棲類動(dòng)物，劉臻等采用氯霉素、紅霉素和四環(huán)素對(duì)熱帶爪蟾胚胎進(jìn)行72h暴露試驗(yàn)，結(jié)果表明，濃度為1000mg/L時(shí)，3種抗生素對(duì)熱帶爪蟾胚胎的存活率幾乎沒有影響?？傮w上可以看出，抗生素對(duì)魚類等水生動(dòng)物及兩棲類動(dòng)物均呈低毒性。雖然短時(shí)間內(nèi)無(wú)明顯影響，但長(zhǎng)期暴露下這些生物可能會(huì)出現(xiàn)基因變異、胚胎畸形現(xiàn)象，從而破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

（二）土壤環(huán)境

抗生素污染環(huán)境除了水體之外，另一大災(zāi)區(qū)便是土壤，主要通過(guò)作物施肥，畜禽排泄物以及其余污水灌澆等。污染土壤的抗生素主要有四環(huán)類抗生素、β內(nèi)酰胺類抗生素、氟喹諾酮類抗生素以及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，并且常?？梢员淮罅繖z出。

1.土壤微生物

抗生素可以利用多種作用機(jī)制直接或者間接殺死土壤中的微生物，并且抗生素的劑量之間影響了對(duì)土壤微生物的毒性。余彬彬等通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)研究了不同濃度羅紅霉素對(duì)小麥根際土壤微生物生物量氮的影響，結(jié)果表明，添加羅紅霉素后土壤微生物生物量氮在小麥苗期、拔節(jié)期和抽穗期均受到顯著抑制。

2.土壤植物

抗生素對(duì)土壤植物的危害主要體現(xiàn)在抗生素的性質(zhì)及抗生素劑量上，此外，亦與土壤植物自身的品種及植物生長(zhǎng)環(huán)境相關(guān)。研究表明，少量低濃度的抗生素可以促進(jìn)植物生產(chǎn)，而相對(duì)的抗生素濃度過(guò)高則會(huì)抑制土壤植物生長(zhǎng)。與此同時(shí)，同一抗生素、相同劑量，對(duì)不同植物亦有較大的作用差異。

（三）土壤動(dòng)物

研究表明，諸如蚯蚓、線蟲等土壤動(dòng)物，它們不僅可以對(duì)土壤進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)毒性的診斷，更重要的還能凈化過(guò)濾土壤。例如，當(dāng)抗生素對(duì)土壤動(dòng)物產(chǎn)生毒副作用時(shí)，可知此時(shí)的抗生素濃度已經(jīng)很高了，極有可能已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際濃度。此外，由于抗生素的分解物在環(huán)境中隨時(shí)會(huì)發(fā)生未知的遷移，從而累積于環(huán)境中，造成一定毒性，進(jìn)而危害人們健康，所以，亦有必要進(jìn)一步進(jìn)行抗生素及其降解產(chǎn)物對(duì)土壤動(dòng)物的慢性毒性或蓄積毒性試驗(yàn)，以此研究其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的間接影響。

三、展望

抗生素的大量使用，對(duì)我們生存環(huán)境和有機(jī)體造成了嚴(yán)重威脅，繼續(xù)濫用會(huì)造成不可估量的后果。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)抗生素的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究已有很大進(jìn)展，但還存在一些問(wèn)題需深入研究：（1）國(guó)內(nèi)外研究中，多數(shù)試驗(yàn)是在較高的抗生素濃度下進(jìn)行的，時(shí)間也較短，在自然條件下抗生素的影響相對(duì)來(lái)說(shuō)必然是長(zhǎng)時(shí)間低濃度的，所以需開展長(zhǎng)時(shí)間低濃度暴露下的抗生素毒性試驗(yàn)研究;（2）雖然如今抗生素的去除有許多方法，但真正的處理結(jié)果并不理想，各工藝還需加深機(jī)理和技術(shù)優(yōu)化，提高效率，降低成本。

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◎編輯 陳鮮艷