土壤中的抗生素污染及其生态毒性研究进展

越来越多的抗生素被广泛应用于畜牧业和水产养殖业,这些抗生素大部分不能完全被机体吸收,而是以原形或代谢物形式经由粪便排出体外,经不同途径最终进入土壤环境,在土壤中累积造成污染。抗生素污染已成为一种新型土壤污染。为确切评估抗生素在土壤环境中的危害,对该物质在土壤中的污染状况、行为归趋和生态毒性进行了综述,旨在为土壤污染防治和修复提供依据。

     

土壤中抗生素类物质的分析研究进展

环境中的抗生素污染目前已成为国内外环境和土壤科学界共同关注的热点问题之一,考虑到国内外现有的关于环境中抗生素残留的分析方法中针对水环境的较多,而有关土壤环境的研究还较少,且抗生素在环境中容易被氧化等发生降解,现有的关于代谢产物的研究也相对匮乏。因此,本文就环境中抗生素及其降解产物的来源、仪器分析方法和样品制备方法进行综述,为我国农田土壤环境中抗生素的污染研究提供相关依据。     

抗生素在土壤中的环境风险及锰氧化物修复技术的研究进展

土壤中以四环素类为代表的抗生素的污染较为严重,会对土壤环境产生诸多生态风险,并威胁着人类的健康。本文主要介绍了土壤中抗生素的污染现状、抗生素污染对土壤生物和人类健康的危害以及土壤环境中抗生素的主要降解方式,着重综述了锰氧化物修复技术对抗生素污染土壤修复的作用、机理和影响因素等方面的研究进展,并对今后抗生素污染土壤的锰氧化物修复研究进行了展望。     

环丙沙星在土壤中的吸附及降解研究进展

环丙沙星等喹诺酮类抗生素广泛应用在畜禽养殖和水产养殖中,用量大,体内代谢转化率低,可通过畜禽粪便等直接进入土壤环境。残留在土壤中的抗生素不仅污染土壤,积累到一定量会破坏土壤生态系统,而且还会污染农产品或通过淋滤作用污染水体,最终威胁人类健康。基于此,主要论述p H值、离子强度和金属离子、有机质及其他土壤理化性质对环丙沙星在土壤中吸附作用的影响,对环丙沙星在土壤中可能的降解机理进行初步综述,并提出该领域今后应深入研究的问题。     

我国土壤环境监测技术的现状及发展趋势

正土壤是是生态系统组成中非常重要的一部分,也是人类赖以生存的重要物质。在土壤环境的好坏对于农产品安全和人们的健康有着很大的关系,对于我国的经济的可持续发展有着一定的影响。通过土壤环境监测能够很好的了解到土壤被污染的情况,从而为土壤污染的预防和进行有效的治理提供科学的依据。1.我国土壤环境监测技术的应用现状1.1 3s技术在土壤环境监测中的应用3s技术主要包括地理信息系统、全球定位系统和遥感     

浅析土壤环境中的重金属污染

重金属对土壤环境造成的污染会影响土壤自身的生态平衡,进而降低农作物的质量和产量,造成一定的经济损失。从重金属在土壤中的分布、污染、迁移转化以及影响因素等角度分析了其在土壤环境中的吸附、富集与转化状况。     

土壤动物对土壤环境的生物指示作用

土壤动物对土壤环境生物指示作用的研究已成为国际土壤生态学领域的热点和前沿课题。土壤线虫对土壤环境(化肥、农药、除草剂和重金属)污染的生物指示研究,土壤原生动物对土壤中残留的有机污染物、农药和重金属的污染诊断的应用,蚯蚓物种多样性作为土壤环境污染的指示生物研究,土壤螨类种类组成和密度与土壤环境的变化的研究等越来越被国内外学者重视。笔者阐述了土壤动物对土壤环境变化生物指示作用的必然性和重要性。     

设施菜地土壤污染现状及防治对策

分析了设施菜地土壤次生盐渍化、重金属污染、抗生素污染现状,强调科学施肥管理的重要性,提出了微生物技术的田间推广及针对设施土壤环境质量标准的完善对策,为保障设施蔬菜产业可持续发展提供参考。     

污染场地土壤环境初步调查采样方法探讨

在经济快速发展的同时,土壤环境污染问题日趋严重。对污染场地土壤环境进行调查,摸清土壤环境的污染状况,是土壤环境保护与治理的前提。本文从污染场地土壤环境初步调查的目标出发,对土壤初步调查点位布设、采样方法及现场注意事项进行了探讨,以期为污染场地土壤环境调查提供有代表性的样品,为监测结果提供保障。     

抗生素残留在土壤环境中的行为及其生态毒性研究进展

对土壤中抗生素残留及其在土壤环境中的行为和生态毒性等方面进行了综述。     

农田系统中兽用抗生素的污染及其行为研究进展

抗生素在畜禽生产中的大量使用及其大部分可残留于畜禽粪便中并以有机肥形式进入农田,增加了其对生态环境及农作物生产的危害,加速了抗生素抗性基因的迁移与传播,可对人类和生态系统健康产生深远的影响。兽用抗生素及其代谢产物在土壤环境中能维持很长时间的活性,认识兽用抗生素在农业系统中的残留、迁移规律及其生理毒害作用对全面了解兽用抗生素的环境行为,保障农产品安全具有重要的意义。本文从农田系统中抗生素的来源、土壤中抗生素的残留、植物对抗生素的吸收、抗生素对土壤微生物的影响、土壤对抗生素的吸附及农田系统中抗生素的消解与迁移等方面对农田系统中兽用抗生素污染及其行为的研究进展进行了综述,并探讨了今后需要加强研究的科学问题。     

天津市家庭养殖环境中抗生素污染特征与风险评估

为了解我国农村地区家庭养殖环境中抗生素的污染特征,选取天津市蓟州区20户家庭养殖场为研究对象,采用固相萃取-高效液相色谱-质谱串联法,分析了4大类37种兽用抗生素在畜禽粪污中的污染特征及其对周边农田土壤的影响。结果表明,4大类抗生素在各种环境介质中均有检出,废水中检出率(0~80.0%)>粪便中检出率(0~74.4%)>土壤中检出率(0~35.0%),其中四环素类抗生素检出率高于其余3类抗生素。猪粪中抗生素总浓度的平均值(75.78 mg·kg^-1)分别为鸡粪(5.80 mg·kg^-1)和牛粪(0.26 mg·kg^-1)的13.1倍和291.4倍,猪场废水中抗生素总浓度的平均值(549.85μg·L^-1)是牛场废水总浓度平均值(5.27μg·L^-1)的104.3倍。此外,针对不同类型猪粪中抗生素残留的研究结果显示,肥猪粪(156.59 mg·kg^-1)>仔猪粪(49.38 mg·kg^-1)>母猪粪(23.97 mg·kg^-1)。对养殖场周边土壤研究表明,粪肥施用是土壤中抗生素污染的主要来源,且猪场周边土壤中抗生素污染倍数最高。研究表明,家庭养殖环境介质中抗生素污染非常普遍,其中四环素类抗生素在各环境介质中残留水平均为最高。抗生素的残留对环境产生了一定的生态风险,粪肥的还田利用可增加土壤中抗生素的生态风险,且废水中抗生素风险高于土壤中抗生素风险。     

畜禽粪对抗生素的吸持作用

抗生素是畜禽养殖业中常用的一类兽药,经饲料添加用量大,体内代谢率低,主要通过粪便排出体外。当畜禽粪便在养殖场周边堆放或施入农田后,会对生态环境造成一定的污染危害,而这种影响与畜禽粪对其的吸附强弱密切有关。研究了猪粪和鸡粪对土霉素、泰乐菌素、磺胺二甲嘧啶和恩诺沙星等4种常用抗生素的吸附能力。结果表明,畜禽粪对抗生素的吸附强度因抗生素种类的不同可有很大的变化,吸附强度大小为：土霉素>恩诺沙星>泰乐菌素>磺胺二甲嘧啶;鸡粪对抗生素的吸附强度略高于猪粪;从畜禽粪中分离的胶体物质对抗生素的吸附高于相应的畜禽粪。由此可以推断,当畜禽粪便在养殖场周边堆放或施入农田时,磺胺二甲嘧啶与畜禽粪结合较弱,以可溶态形式流失的风险较大,而土霉素、恩诺沙星和泰乐菌素以可溶态的流失风险较小,但它们也可呈胶体结合态随地表径流流失。     

施用含土霉素动物粪便对萝卜吸收土壤中土霉素及其生长的影响

[目的]兽用抗生素被广泛用于畜禽养殖业的疾病预防与促进动物生长,由于动物对抗生素的吸收率较低,抗生素可以母体或代谢产物方式残留于畜禽粪便中,并随畜禽粪便的施用进入农田环境,对农作物生长产生潜在的影响.鉴于此,该研究以作物体内抗生素的积累与作物生长状况为观察指标评估了土壤中土霉素污染对蔬菜作物的影响.[方法]在温室内,选择了砂质土和粘质土等2种土壤,通过使用畜禽粪及添加不同剂量的土霉素（0,2,5,10,25和50 mg/kg）进行了为期7个星期的萝卜生长试验,测定了萝卜地上和地下部分中土霉素含量,观察了萝卜光合作用强度及生物量的变化,模拟研究了由畜禽粪便引入的抗生素对萝卜生长及萝卜对土壤中土霉素的吸收.[结果]萝卜能吸收土壤中的土霉素,其体内土霉素含量随土壤中土霉素污染浓度增加而增加,并随作物生长时间的增加有所下降;萝卜根系中土霉素积累比地上部分明显.砂质土壤中土霉素的生物有效性高于粘质土壤.土壤中土霉素污染水平低于10 mg/kg对萝卜生长影响不明显,但污染水平在25 mg/kg以上时可显著减弱萝卜叶片的光合作用强度,减少根系和地上部分的生物量.[结论]由于抗生素可在蔬菜中的积累,研究认为长期施用含高量抗生素的畜禽粪便可引起人类食用蔬菜的健康风险.     

青菜对三种土壤中典型抗生素的累积规律研究

为探究青菜对不同类型土壤中不同种类抗生素的吸收和累积特性,通过盆栽实验,观察了三类土壤（黄褐土、砂姜黑土、红壤）中磺胺二甲嘧啶（SM2）、磺胺甲噁唑（SMZ）、四环素（TC）、土霉素（OTC）4种典型抗生素在青菜中的累积规律。结果表明：青菜累积三类土壤中4种抗生素的含量均在第10天达到最高后逐渐下降;青菜中抗生素的含量随着土壤中抗生素初始含量（0.1~25.0 mg·kg^-1）的增大而增大,抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜中累积的抗生素含量显著高于其他低浓度处理组（P<0.05）;土壤中抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜从不同类型土壤中吸收同种抗生素的含量差异较大,排序为红壤（SM₂ 14 993.6μg·kg^-1、SMZ 12 199.2 μg·kg^-1、TC 646.1 μg·kg^-1、OTC 967.6 μg·kg^-1）>黄褐土（SM₂ 12 598.1 μg·kg^-1、SMZ 11 678.5 μg·kg^-1、TC463.5 μg·kg^-1、OTC 663.8 μg·kg^-1）>砂姜黑土（SM₂ 9 510.4 μg·kg^-1、SMZ 3 666.9 μg·kg^-1、TC 58.8 μg·kg^-1、OTC 90.5 μg·kg^-1）,土壤pH和有机质含量是影响青菜从土壤中累积抗生素的重要因素;在同类土壤中,青菜对不同抗生素的累积顺序为SM₂>SMZ>OTC>TC,导致青菜对不同抗生素累积差异的原因,除了土壤对四环素类抗生素（TCs）的吸附能力强于磺胺类抗生素（SAs）外,还与不同抗生素的理化性质（分子结构、形态）有关。青菜能吸收土壤中的抗生素,在移栽后第10天青菜中抗生素的含量最高,青菜易从酸性土壤（红壤）中吸收抗生素,中性土壤（黄褐土）次之,碱性土壤（砂姜黑土）最低,且青菜对SAs的累积能力强于TCs,土壤中抗生素的初始含量越高,青菜中抗生素的含量也越高。     

兽药抗生素在土壤中行为的研究进展

兽药抗生素主要用于动物疾病的预防和治疗。目前多用于生长促进剂和饲料添加剂,在现代畜牧业中应用广泛。其残留物进入土壤后,会发生吸附、迁移、降解等一系列转化过程。这些行为决定了抗生素在环境中的潜在效应,如诱使微生物产生抗性基因,改变土壤微生物多样性或污染地下水乃至地表水等。本文综述了近年兽药抗生素在土壤中行为的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望。     

细菌对四类土壤常见抗生素的降解机制

为了解决土壤中常见抗生素对环境的污染问题,就细菌对4种抗生素的降解机制进行了综述。研究发现某些细菌具有分解抗生素的能力,作用机制:β-内酰胺酶使β-内酰胺类抗生素开环;酯酶、磷酸化酶和糖苷酶作用大环内酯类抗生素使其钝化;AAC、APH和ANT三类氨基糖苷类修饰酶对氨基糖苷类抗生素的修饰作用;氯霉素乙酰转移酶CAT基因catA和catB介导编码产生的酰基转移酶使氯霉素转化为无抗菌活性的代谢产物。通过阐明细菌对抗生素的降解机制,为解决土壤抗生素的污染问题提供了依据。     

畜禽粪污抗生素对土壤生物学效应的Meta分析

为研究养殖粪污抗生素土壤残留风险,从数据库文献检索获得国内外近10年来发表的相关论文,通过统计分析论文的结果,以获得现有相关研究的主要结论和主要趋势。利用关键词检索获得相关论文,通过Meta分析(Meta-analysis)的方法分析论文中关于氟喹诺酮类、四环素类和磺胺类这3类抗生素在土壤中残留的影响因素及对土壤微生物多样性的影响。结果表明:抗生素进入土壤后前7 d降解速率较快,之后会逐渐趋于平缓,第30 d时氟喹诺酮类、四环素类、磺胺类抗生素的最终降解率分别为77%、85%、91%。土壤类型、pH能显著影响抗生素的降解率,弱酸性土壤更有利于抗生素降解。3种抗生素在土壤中浓度大于10mg·kg~(-1)时会抑制土壤微生物多样性,影响能力为氟喹诺酮磺胺类四环素类。土壤中抗生素能够自然降解,30 d内降解能力表现为磺胺类四环素类氟喹诺酮类,土壤pH越低,降解效果越好;抗生素对土壤微生物多样性存在显著影响,抗生素浓度越大抑制越明显;土壤pH在4.3～9.4的范围内时,pH越高抗生素对土壤微生物多样性的影响越强。     

基于农田土壤抗生素生态风险值的畜禽粪污农田承载力估算

针对有机肥施用中,畜禽粪便中抗生素造成农田土壤生态风险的问题,对抗生素在养殖业-种植业生产系统中的流动与降解过程进行分析,建立基于农田土壤抗生素生态风险值的畜禽粪污农田承载力估算模型,以黑龙江农垦和新疆生产建设兵团的养殖业-种植业生产系统为研究对象,计算获得相应的畜禽粪污农田承载力。结果表明:1)黑龙江农垦和新疆生产建设兵团每hm2农田可承载的猪当量分别为58和66头。2)在畜禽粪便有机肥施用过程中,黑龙江农垦和新疆生产建设兵团农田土壤抗生素生态风险防范应以磺胺嘧啶和恩诺沙星等高生态风险抗生素为主。建议黑龙江农垦和新疆生产建设兵团未来设立地方标准,严控畜禽粪便中抗生素残留量,尤其高生态风险的抗生素种类;增强畜禽舍的环境调控,保障动物生长环境健康;优选畜禽粪便处理工艺,配套处理设施设备。     

基于知识图谱的土壤中抗生素研究进展分析

为了解当前国际上关于土壤中抗生素研究的现状与趋势，以Web of Science核心数据库为基础，借助引文分析软件CiteSpace对1941—2018年的相关研究成果进行了计量学和可视化分析，绘制知识图谱，揭示土壤中抗生素研究的发展和知识结构。结果表明：土壤中抗生素的研究主要经历了起步探索期（1941—1989年）、平稳发展期（1990—2002年）和快速增长期（2003—2018年）三个阶段；该研究方向受到多学科、多领域的广泛关注，跨学科交叉研究将会是后续研究的主要突破点；当前已形成联系紧密的土壤中抗生素研究核心作者群，且中国科学院发文量最多，而美国和德国的研究成果影响力最大；研究热点主要侧重于土壤中抗生素的种类及残留水平分析、环境行为模拟、生态毒性及抗性基因影响与控制等主题。研究表明，土壤中抗生素研究仍存在一些亟需解决的问题，建议结合创新性方法（技术）深入开展土壤中抗生素的研究，切实解决抗生素滥用导致的一系列生态风险和人体健康问题。