中國(guó)抗生素濫用現(xiàn)狀及其在環(huán)境中的分布情況

張延 嚴(yán)曉菊 孫越 吳晗 魯金鳳

摘 ?????要： 抗生素的濫用是一個(gè)全球衛(wèi)生危機(jī)，抗生素的濫用和誤用使耐藥細(xì)菌（ARB）和耐藥基因（ARGs）快速出現(xiàn)。中國(guó)已然是制造、使用抗生素最多的國(guó)家之一。了解中國(guó)使用抗生素過(guò)度的現(xiàn)狀及其在污水處理廠、流域水環(huán)境和土壤等環(huán)境中的分布情況是很重要的。綜述了中國(guó)在人類醫(yī)療和畜牧業(yè)中抗生素的濫用問(wèn)題，以及其導(dǎo)致的在污水處理廠、流域水環(huán)境和土壤環(huán)境中的殘留問(wèn)題。

關(guān) ?鍵 ?詞：抗生素;環(huán)境;污水廠;流域;土壤

中圖分類號(hào)：X787???????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）11-2660-04

Current Situation of Antibiotic Abuse in China and Its

Residues??Distribution in the Environment

???ZHANG?Yan¹， YAN Xiao-ju¹， SUN?Yue¹， WU?Han¹， LU?Jin-feng²

（1. College of Hydrology and Water Resources， Hohai University，?Jiangsu Nanjing?210098， China;

2. College of Environmental Science and Engineering， Nankai University， Tianjin 300071， China）

Abstract： The abuse of antibiotics is a global health crisis. The abuse and misuse of antibiotics make the rapid emergence of resistant bacteria （ARB） and resistant genes （ARGs）. China is one of the world's largest producers and consumers of antibiotics. It is important to understand the current situation of antibiotic abuse in China and its distribution in wastewater treatment plant， water environment and soil. In this paper，?the abuse problem of antibiotics in human medical and animal husbandry in China was reviewed， as well as their residues in sewage treatment plants， water environment and soil environment.

Key words： Antibiotics; Environment; Wastewater treatment plant; Aquatic environment; Soil

自從1942年美國(guó)制藥企業(yè)對(duì)青霉素進(jìn)行大量生產(chǎn)并投入使用以來(lái)，人們已經(jīng)合成了數(shù)百種抗生素，以治療人和動(dòng)物的感染。然而，抗生素的濫用和誤用，使其在世界范圍內(nèi)的地表水、地下水、污水處理廠、土壤中都被多次檢測(cè)到超標(biāo)過(guò)量。2013年，僅在歐洲就有2 957 t四環(huán)素用于畜牧業(yè)治療^[1]，Jung^[2]等人發(fā)現(xiàn)2003年韓國(guó)在畜牧業(yè)使用了1 541 t抗生素。同時(shí)，抗生素的濫用和誤用使得耐藥細(xì)菌（ARB）和耐藥基因（ARGs）快速出現(xiàn)，從而降低了抗生素對(duì)人和動(dòng)物病原體的治療潛力^[3]。Liu^[4]等人在2015年報(bào)道了在中國(guó)的豬、豬肉制品和人類大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)由質(zhì)粒介導(dǎo)的粘菌素耐藥基因MCR-1。抗生素在環(huán)境中的殘留對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康已經(jīng)構(gòu)成了重大威脅，引起人們高度關(guān)注。本文主要綜述抗生素在中國(guó)濫用的現(xiàn)狀和其在污水處理廠、流域水環(huán)境和土壤中的分布?xì)埩魡?wèn)題。

1 ?中國(guó)濫用抗生素情況

中國(guó)在2013年便是制造、使用抗生素最多的國(guó)家之一?？股乇粡V泛應(yīng)用于人類和家畜的疾病治療，并作為家畜的疾病預(yù)防和生長(zhǎng)促進(jìn)劑。最近的一項(xiàng)研究顯示，2013年中國(guó)共消費(fèi)抗生素近10萬(wàn)t，主要包含常用的36種抗生素，其中52%用于動(dòng)物，其余則用于人類自身，多出美國(guó)2012年在動(dòng)物養(yǎng)殖中使用的抗生素近5倍，多出英國(guó)2013年動(dòng)物養(yǎng)殖中使用的抗生素200多倍^[1]。而大約46%的抗生素最終通過(guò)污水排放進(jìn)入河流，其余的則通過(guò)糞便和化肥的擴(kuò)散進(jìn)入河流^[1]。

1.1 ?抗生素在人類醫(yī)療中的濫用情況

據(jù)報(bào)道，中國(guó)約有50%的醫(yī)院門診病人使用抗生素。在這些門診患者中，74.0%的患者使用了一種抗生素，25.3%的患者使用了兩種或兩種以上抗生素^[5]。在中國(guó)門診輸液總量的93.7%是幼兒兒童輸液，其中抗生素的輸液占到了97.3%^?[6]。廣東某醫(yī)院統(tǒng)計(jì)了1 235無(wú)菌環(huán)境手術(shù)，其中使用抗生素的手術(shù)為所有手術(shù)的100%^[7]?？股靥幏郊s占醫(yī)院治療的所有藥物的一半，而在高收入國(guó)家這一比例僅為10%。頭孢氨芐、阿莫西林、氧氟沙星、四環(huán)素、諾氟沙星是2013年中國(guó)人使用的五大抗生素^[1]。在中國(guó)西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的基層醫(yī)院，抗生素的過(guò)度使用問(wèn)題尤為突出^[5]。其中，預(yù)計(jì)約75%的季節(jié)性流感患者需要開(kāi)抗生素，住院患者抗生素使用率為80%^[8]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界衛(wèi)生組織建議的30%的最高水平。中國(guó)48家基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的抗生素使用結(jié)果顯示，抗生素使用最多的是頭孢菌素（28%）、氟喹諾酮類（15.7%）、青霉素類（13.9%）、咪唑類（12.6%）和大環(huán)內(nèi)酯類（7.3%）^[9]。直到2011年中國(guó)國(guó)家衛(wèi)生部啟動(dòng)中國(guó)醫(yī)療體制改革^[10]，抗生素的使用情況才得到有效控制。肖等^[11]人的報(bào)告說(shuō)，住院病人服用抗生素的比例在一年內(nèi)下降了10%，從2011年的68%下降到2012年底的58%。同期門診使用量也下降了10%，從25%下降到15%。Sun等^[12]報(bào)道認(rèn)為制度改革后，中國(guó)公立三甲醫(yī)院住院患者的抗生素總消費(fèi)量顯著下降。但不可否認(rèn)的是，我國(guó)抗生素污染已仍然嚴(yán)重，必須盡快加強(qiáng)抗生素濫用的監(jiān)管。

1.2 ?抗生素在畜牧業(yè)中的濫用情況

現(xiàn)代畜牧業(yè)因?yàn)樾枰芾砻芗拇笮湍寥?，容易?dǎo)致傳染病的爆發(fā)，而抗生素通常用于控制這種疾病風(fēng)險(xiǎn)^[13]。2013年，在主要的36種抗生素中，牲畜抗生素使用量占抗生素總使用量的52%，約為84 240 t，已經(jīng)高于人類的抗生素使用量^[1]。在國(guó)內(nèi)被使用最多的抗生素前五位分別是安默西林、氟甲砜霉素、林可霉素、青霉素和氟哌酸，用量已大于4 000 t^[1，14]。據(jù)估計(jì)在全球抗生素消費(fèi)中，中國(guó)可食用動(dòng)物生產(chǎn)中抗生素的使用份額將從2010年的23%增加到2030年的30%^[14]。

2 ?環(huán)境中殘留的抗生素

抗生素通過(guò)多種途徑進(jìn)入環(huán)境，包括人類排泄物、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢水、制藥生產(chǎn)的工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)抗生素農(nóng)藥殘留，進(jìn)入污水處理廠中的抗生素、直接排放在流域和土壤中的抗生素情況均不容樂(lè)觀。

2.1 ?污水處理廠中殘留的抗生素

國(guó)內(nèi)已有許多研究針對(duì)污水處理廠進(jìn)出水中抗生素進(jìn)行了檢測(cè)^[15-17]，常被報(bào)道的抗生素包括磺胺嘧啶、磺胺氯噠嗪、磺胺甲惡唑、四環(huán)素、土霉素、環(huán)丙沙星、諾氟沙星、氧氟沙星，其排入污水廠的廢水濃度范圍從幾納克每升到數(shù)萬(wàn)微克每升不等^[18]。如生活污水中的四環(huán)素濃度范圍是一般從以ng·L^-1或μg·L^-1計(jì)量，但從歐洲農(nóng)場(chǎng)、醫(yī)院和制藥工業(yè)廢水中發(fā)現(xiàn)的抗生素濃度總計(jì)有500?mg·L^-1之多^[19]。頭孢氨芐作為人類消耗抗生素最多的抗生素之一，在香港的污水處理廠的去除率在9%到100%之間^[20-22]。氧氟沙星、諾氟沙星和四環(huán)素也同時(shí)在香港的污水處理廠中被廣泛檢測(cè)到，其在香港污水處理廠的濃度分別為進(jìn)水7 900、5 430和1 510 ng·L^-1，出水7 780、3 700和1 420 ng·L^{-1 [23]}?；前奉惪股匾苍谖鬯幚韽S中被檢測(cè)到超標(biāo)，常紅等^[24]在北京6個(gè)大型污水處理廠的進(jìn)出水中檢測(cè)了五種磺胺類藥物的分布情況，其在進(jìn)水中的平均濃度水平分別為：磺胺甲基異噁唑1.20±0.45，磺胺甲基嘧啶0.29±0.25，磺胺吡啶0.048±0.012，磺胺嘧啶0.35±0.52和磺胺甲惡唑0.33±0.21μg·L^-1，而在出水中的平均濃度分別為1.40±0.74，0.22±0.19，0.021±0.008，0.22±0.21和0.01±0μg·L^-1，前三種抗生素在所有污水樣品中均有檢出，磺胺甲基異噁唑甚至出現(xiàn)負(fù)去除的情況。

2.2 ?流域中殘留的抗生素

中國(guó)流域中抗生素的類型和濃度存在較大差異，主要因?yàn)橹袊?guó)面積較大，各流域存在的工農(nóng)業(yè)情況各不相同。抗生素的總體平均排放密度符合“黑河—騰沖線”設(shè)定的總體人口趨勢(shì)，在中國(guó)的58個(gè)流域中，抗生素預(yù)計(jì)排放量最高的是中國(guó)北方的海河流域和南方的珠江流域，單位面積排放量每年均為79.3 kg·km^-1以上，這數(shù)值是以雅魯藏布江流域?yàn)榇淼奈鞑苛饔虻膸资兑陨稀？傮w來(lái)看，“黑河—騰沖線”東部的抗生素排放是西部的6倍以上。其中，磺胺甲惡唑、土霉素、環(huán)丙沙星、諾氟沙星、氧氟沙星、克拉霉素、紅霉素等經(jīng)常在河流中被發(fā)現(xiàn)的抗生素濃度一般是幾μg·L^-1，但其中已經(jīng)有很多抗生素達(dá)到其環(huán)境上限濃度^[18]。例如Xu等^[25]在珠江流域?qū)θN磺胺類藥物進(jìn)行測(cè)定，磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶和磺胺甲惡唑的濃度分別是336、323、192 ng·L^-1。以上海水域作為采樣點(diǎn)，氯霉素和磺胺類抗生素是主要的抗生素污染物，其中最主要的污染物是甲砜霉素和磺胺吡啶，濃度分別能達(dá)到110和219 ng·L^-1[26]。2011年，王敏等^[27]調(diào)查了福建省龍海市紫泥鎮(zhèn)灘涂養(yǎng)殖區(qū)的抗生素污染情況，該地區(qū)因養(yǎng)殖近江蟶使用了過(guò)多的氟喹諾酮類和磺胺類抗生素，殘余濃度是3.54到40.2 ng·L^-1之間。而在海河中發(fā)現(xiàn)抗生素濃度極高，尤其是磺胺類藥物，海河支流中磺胺氯吡嗪和磺胺甲惡唑的最高濃度分別為37 000和3 900 ng·L^-1[28]。不過(guò)值得慶幸的是，中國(guó)整體地表水中抗生素的環(huán)境濃度與美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、芬蘭、意大利和韓國(guó)報(bào)告的抗生素環(huán)境濃度相當(dāng)或僅是略高^[29-34]。

2.3 ?土壤中殘留的抗生素

抗生素可通過(guò)中水灌溉、土壤施肥、垃圾填埋場(chǎng)，以及使用家畜糞便作為土壤肥料而被排放進(jìn)入土壤。土壤中的抗生素的濃度會(huì)因地處的環(huán)境產(chǎn)生很大的不同，通常每公斤高濃度抗生素土壤與低濃度抗生素土壤的抗生素含量能相差達(dá)到數(shù)微克^[35-37]。通常來(lái)說(shuō)，在靠近飼養(yǎng)場(chǎng)的土壤中能檢測(cè)到更高濃度的抗生素。例如，在某養(yǎng)豬場(chǎng)廢水排放附近的土壤中發(fā)現(xiàn)了的四環(huán)素濃度最高能達(dá)到12.9?mg·kg^-1[38]。在靠近養(yǎng)豬場(chǎng)的農(nóng)田中，發(fā)現(xiàn)土霉素的濃度最高能達(dá)到4.24?mg·kg^-1[39]，在徐州市蔬菜基地土壤中土霉素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)8.4?mg·kg^-1，而在廣東省的農(nóng)業(yè)土壤中土霉素的檢出率甚至高達(dá)100%。近年來(lái)，有機(jī)蔬菜在中國(guó)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)認(rèn)可度愈來(lái)愈高，但有機(jī)蔬菜生產(chǎn)中的抗生素殘留也十分令人關(guān)注，因?yàn)闉榱藰?gòu)建有機(jī)土壤，往往使用有機(jī)肥料來(lái)代替化學(xué)肥料^[40]，雖然這加強(qiáng)了土壤親和力，但是也引入了糞便中更多的抗生素。已有大量研究表明，使用有機(jī)肥料的土壤中抗生素檢出率和檢出濃度均較高，在中國(guó)山東省壽光市一個(gè)重要的蔬菜種植區(qū)檢測(cè)出了環(huán)丙沙星和氧氟沙星的最大濃度分別為0.652和0.288?mg·kg^-1[41]。

3??結(jié)語(yǔ)與展望

在中國(guó)，抗生素在人類醫(yī)療和畜牧業(yè)中的過(guò)度使用已是常態(tài)，導(dǎo)致了其在污水廠、自然水體、土壤等環(huán)境中檢測(cè)超標(biāo)情況嚴(yán)重，抗生素的濫用問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。2016年8月，中國(guó)提出了《遏制細(xì)菌耐藥國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃（2016-2020年）》，該計(jì)劃旨在制定國(guó)家一級(jí)的全面管理戰(zhàn)略和措施，加強(qiáng)抗菌藥物管理，遏制細(xì)菌耐藥。作為世界上人口最多、抗生素消費(fèi)最多的國(guó)家，中國(guó)在應(yīng)對(duì)抗生素濫用方面面臨著所有國(guó)家中最重大的挑戰(zhàn)，要在國(guó)家層面實(shí)施綜合治理戰(zhàn)略和措施，加強(qiáng)對(duì)抗菌藥物開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、流通、應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)的監(jiān)督，加強(qiáng)宣傳教育和國(guó)際交流合作，以應(yīng)對(duì)細(xì)菌耐藥的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

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