畜禽养殖环境中抗生素抗性基因污染与扩散研究进展

兽用抗生素的长期使用导致畜禽养殖环境中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）污染日益严重,其在环境中的风险与危害也逐渐引起人们的重视。本文针对畜禽养殖环境中ARGs的污染与扩散情况进行综述,分析了不同畜种、不同国家（地区）间粪便中ARGs的浓度水平差异,并阐述了ARGs在粪便堆肥过程中的变化,以及在不同废水处理工艺中的消长情况。此外,还特别讨论了ARGs通过粪肥施用和气流作用等途径向周围土壤和大气等环境的输入,及其对周围环境介质中天然耐药水平的影响。最后,结合畜禽粪污ARGs的污染现状对今后减少养殖场ARGs排放和扩散的措施进行了总结与展望。     

环境中抗生素抗性菌及抗性基因的研究进展

抗生素抗性菌及其抗性基因已成为公认的环境污染因素之一,威胁着人类健康和生态系统稳定.抗生素在临床和养殖业中的不合理使用,导致其在生态环境中残留,使得携带抗生素抗性基因的微生物获得了竞争优势,而抗性基因亦可在细菌之间发生转移,从而加速传播.该文对近年来国内外抗生素抗性菌及抗性基因的来源、危害性、抗性基因转移机制及细菌耐药性机制的研究进展进行了综述,分析了残留在环境中的抗生素抗性基因的污染现状和生态风险,以期为今后的相关研究提供参考.     

石家庄汪洋沟地区抗生素、抗性细菌和抗性基因污染特征

以石家庄汪洋沟地区为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)、平板计数、实时荧光定量(qPCR)法分别对地表水、地下水及沉积物样品中的抗生素、抗性细菌和抗性基因进行定量分析。结果表明,汪洋沟地区四环素类抗生素总体含量高于磺胺类抗生素,水体中ρ(∑四环素)为5.81×101~3.87×105ng·L-1,ρ(∑磺胺)为1.02×101~5.37×103ng·L-1;沉积物中w(∑四环素)为4.28×101~1.63×105ng·g-1,w(∑磺胺)为1.18×101~1.68×104ng·g-1;水体中四环素的抗性细菌数量为4.00×101~2.13×104CFU·mL-1,磺胺抗性细菌数量为6.67×101~7.34×105CFU·mL-1;水体中抗性细菌含量比沉积物中低3~4个数量级。样品中检出的5种四环素类抗性基因(tetA、tetB、tetE、tetW和tetZ)、2种磺胺类抗性基因(sul1,sul2)及2种整合子基因(int1,int2)的相对表达量较高,其中tetA及sul1为汪洋沟地区的优势抗性基因,相对表达量均高于1.58×10-2。主成分分析结果表明ARGs的含量分布受不同污染源和复杂的水质特征的影响。从tet(B)基因的系统发育分析结果可以看出,水质的变化会导致抗性菌种存在差异。与国内外河流相比,汪洋沟抗生素含量处于较高污染水平,抗性基因污染也较为严重。     

规模化猪场不同饲料、粪污及废水处理过程中抗生素和重金属的残留特征

【目的】探究猪场不同环境介质中抗生素和重金属的残留特征。【方法】选取江西某规模化养猪场不同发育时期(妊娠期、育肥期、哺乳期、乳小期和保育期)饲料及对应粪污,以及猪场不同处理阶段（固液分离、USR、沼气池、调节池、BCO、SBBR、BAF、一级湿地和二级湿地）废水,采用液相色谱质谱法、火焰原子吸收光度法和原子荧光光度法对4种抗生素（金霉素、土霉素、四环素和青霉素）和4种重金属（Cu、Zn、Cr和As）进行测定。【结果】饲料和粪污含有的抗生素主要为金霉素和土霉素,金霉素在育肥饲料和乳小猪粪中含量较高,分别达0.167 mg/kg和0.833 3 mg/kg,土霉素则表现为在育肥饲料和哺乳猪粪中含量较高,分别达0.092 3 mg/kg和1.746 mg/kg;粪便中四环素含量在生猪各生长时期中无明显差别,平均含量达0.047 mg/kg,且仅在保育猪尿中检测到青霉素存在,含量为487.462 9μg/L;饲料和粪污中重金属含量由高到低依次为Zn,Cu,Cr,As,其中饲料以保育时期的Zn含量最高,达2 343.6 mg/kg,同时表现出各发育时期粪污中Zn含量均较高现象,且以保育猪粪和乳小...     

黑土地抗生素抗性基因污染风险及对策

保护和修复黑土地不仅要保护黑土层,更要防控土壤污染。抗生素抗性基因污染因具有隐秘性而不易被察觉,对其污染风险,尤要加强事前防控。综述土壤抗生素抗性基因污染的来源和危害,及黑土地土壤面临的抗生素抗性基因污染风险,并从制定排放标准、加强监管等方面提出防范黑土地抗生素抗性基因污染的对策建议。     

华北地区不同规模畜禽养殖场粪便中抗生素抗性基因污染特征

为调查华北地区畜禽养殖环境抗生素抗性基因（ARGs）污染特征及影响因素,采集河北省和天津市不同规模的养猪场和养鸡场新鲜粪便样品,分析粪便中ARGs污染水平及有机质与ARGs含量的相关性。实时荧光定量PCR结果显示,不同种类畜禽养殖场粪便ARGs的相对丰度有显著区别,鸡粪中sul和erm基因的相对丰度高于猪粪,而编码核糖体保护蛋白的tet基因（4.24×10^-3~5.85×10^-1）在猪粪和鸡粪中的相对丰度无明显差异,均显著高于sul（1.07×10^-4~2.26×10^-1）、erm（6.36×10^-4~2.62×10^-1）以及编码外派泵蛋白和酶抑制剂的tet基因（1.24×10^-4~5.41×10^-2）。不同规模的养猪场粪便ARGs污染水平趋势为：中型 > 大型 > 小型,而不同规模养鸡场粪便中ARGs相对丰度无显著性差异（P=0.551）;此外,正交偏最小二乘判别（OPLS-DA）与典型相关分析（CCA）结果显示,畜禽粪便中编码核糖体保护蛋白的tet基因（tetM、tetO和tetW）相对丰度与有机碳（OC）和有机氮（ON）含量高度相关（VIP> 1）,sul基因则与OC/ON明显相关。综上,粪便中有机质和生物可利用碳氮比是影响畜禽养殖业ARGs污染水平的重要因素。     

生态循环水养殖池塘抗生素抗性基因污染特征研究

为探究生态循环水池塘养殖模式中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)污染特征,本研究利用宏基因组技术检测分析了生态循环水养殖池塘ARGs的赋存特征及其与微生物群落和环境变量的相互关系。结果显示:试验共检测出21类1 092种亚型ARGs,池塘底泥是ARGs的主要储存库。池塘中抗性基因macB、tetA(58)和nov相对丰度最高,多药类和主动外排泵是最主要的ARGs类型和耐药机制。养殖池塘水体和底泥微生物群落组成差异显著(P<0.05)。优势菌变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)中的多种菌属与不同类型ARGs存在显著正相关性,表明ARGs在这些菌属间具有水平转移的趋势,微生物为ARGs在系统中的持久存在和向水体扩散传播提供了有利条件。此外,氨态氮、亚硝态氮和硝态氮是影响养殖池塘ARGs分布特征和微生物群落组成的主要环境因子。本研究确定了生态循环水养殖系统中养殖池塘ARGs可能的背景值,并提供了生态化循环水养殖尾水具有较高ARGs传播风险的定量信息,为进...     

华南地区猪场环境中蔬菜细菌携带耐药基因情况调查

【目的】了解华南地区猪场环境中蔬菜样品附生细菌和内生细菌的耐药基因携带情况.【方法】采用PCR结合测序的方法检测氨基糖苷类、四环素类、β-内酰胺类、喹诺酮类、大环内酯类和林可霉素类耐药基因的携带情况.【结果和结论】四环素类耐药基因的分布范围比较广,附生细菌和内生细菌中此类耐药基因的场区检出率均为90%(9/10);蔬菜样品附生细菌和内生细菌所含的耐药基因是有差别的,而且附生细菌中的耐药基因比内生细菌的丰富,A、B、C、D、E、F、G、H、I和J样品附生细菌耐药基因的检出率分别是77.78%(21/27)、92.59%(25/27)、92.59%(25/27)、51.85%(14/27)、33.33%(9/27)、92.59%(25/27)、77.78%(21/27)、7.41%(2/27)、81.48%(22/27)和77.78%(21/27),内生细菌耐药基因的检出率分别是0(0/27)、11.11%(3/27)、11.11%(3/27)、11.11%(3/27)、29.63%(8/27)、48.15%(13/27)、29.63%(8/27)、33.33%(9/27)、25.93%(7/27)和22.22%(6/27).表明蔬菜中细菌的耐药情况,尤其是附生细菌的耐药情况可能已经非常严重,长此以往甚至会抑制作物生长,并且通过食物链危及动物和人体健康,应引起足够的重视.     

广东西枝江-东江流域抗生素抗性基因污染特征研

抗生素抗性基因（Antibiotics Resistance Genes, ARGs）污染已成为全球性环境问题之一。于枯水季对广东西枝江-东江流域的淡水河、西枝江、东江干流上120多公里河段范围采样,共10个点,每个点同步采集水样和沉积物样品,采用实时荧光定量PCR方法,测定了3种代表性磺胺类耐药基因（sul1、sul2、sul3）及2种代表性整合酶基因（int1、int2）的存在及其丰度。结果显示,水样及沉积物样品中sul1、sul2、sul3和int1、int2均具有100%检出率,表明西枝江-东江流域水环境受到这5种抗生素抗性基因的污染。sul1和sul2在水样和沉积物中的绝对丰度和相对丰度最高,为优势抗性基因。抗性基因丰度在水体和沉积物间,具有较好的相关性（R2=0.64）。无论水体和沉积物,一些抗性基因之间也存在显著的正相关：sul1和int1（R2>0.95,P=0.000<0.01）,sul1和sul2（R2> 0.8, P=0.002<0.01）,sul2和int1（R2>0.8,P=0.004<0.01）。西枝江-东江流域的不同采样点的丰度水平并没有明显峰值,从支流到干流抗性基因丰度未随着水量的增加而削减,反而随着微生物繁殖和新的污染源排放而不断富集。     

嘉兴市农田土壤中抗生素抗性基因的分布特征

为了了解嘉兴市农田土壤中抗生素抗性基因分布现状,采用PCR技术对嘉兴市农田土壤中12种抗生素抗性基因进行了检测。结果表明,嘉兴市农田土壤样品中erm B、erm C、erm F、erm A、tet B、tet C、tet M、tet O、tet Q、tet W、sul1和sul2基因的检出率分别为65.63%、71.88%、100%、53.13%、46.88%、84.38%、90.63%、87.50%、84.38%、71.88%、93.75%和100%。检测结果可以为嘉兴市从抗生素抗性基因角度评估农艺措施提供指导依据,为嘉兴市掌握污染动态变化情况控制抗生素抗性基因传播提供基础理论数据。     

天津市家庭农场养殖粪污耐药基因赋存特征及风险评估

为了解家庭农场养殖粪污中抗生素耐药基因(ARGs)的赋存特征及潜在风险,本研究选取天津市蓟州区22家典型的家庭农场,采用实时荧光定量PCR方法,考察了不同种类畜禽粪污中ARGs的污染特征及其对周边农田土壤的影响。结果表明,磺胺类、四环素类、喹诺酮类和大环内酯类耐药基因在家庭农场畜禽粪污中普遍存在,且四环素类耐药基因tetO、tetQ、tetW和大环内酯类耐药基因ermB含量最为丰富,同时检出了blaOXA-1、blaTEM-1和blaampC等与人类健康密切相关的β-内酰胺类抗生素耐药基因(bla基因)。此外,还发现如下规律:相比于猪场和牛场,鸡场粪污中的ARGs污染程度更为严重;在不同生育阶段的猪群中,母猪粪污中的多数耐药基因相对丰度要显著高于仔猪和育肥猪(P<0.05);畜禽粪肥施用可显著增加土壤环境中ARGs的丰度(约8~18倍)(P<0.05)。本研究表明,家庭农场畜禽养殖粪污中耐药基因污染严重且普遍,同时随着粪污还田进入土壤环境增大环境风险,最终可能会通过污染农作物危害人类健康,应引起高度重视。     

不同季节及厌氧处理对奶牛场污水主要污染指标的影响

研究不同季节及厌氧处理对奶牛场污水主要污染指标的影响,结果显示,不同季节和厌氧处理均对奶牛场污水中主要污染素产生显著影响。原场污水中春、夏季各污染素含量高于秋、冬季,经厌氧处理后的污水中冬、春季主要污染指标含量高于夏、秋季。经厌氧处理后,污水中的CODcr,NH4+-N、氮尧锌等主要污染指标含量均明显下降。     

养猪废水处理工艺对耐药基因迁移影响研究进展

生猪养殖是环境中抗生素耐药基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的重要来源之一,而养猪废水的排放是ARGs进入环境的主要渠道。目前,养猪废水中ARGs排放所导致的环境效应尚不明晰,同时,不同养猪废水处理工艺对于ARGs去除的相关研究尚处于起始阶段,需要进行更加深入、细致的研究,以及探索减少养猪废水中ARGs丰度的养殖废水处理方法。本文综述了养猪场内ARGs从产生到进入环境的过程以及当前ARGs污染情况和研究现状,从不同的污水处理法（厌氧生物处理法、好氧生物处理法、物理化学法、人工湿地法）出发,重点介绍养猪场污水处理工艺中ARGs的分布和去除效果,认为物理化学法是消减养猪废水中ARGs污染问题最具前景的处理方式。最后,基于目前养猪废水处理工艺在去除ARGs存在的不足,提出了优化处理工艺措施并强化各工艺间ARGs监测的可行性建议。     

养猪场污水对泥鳅红细胞微核和核异常的影响

利用泥鳅红细胞微核技术检测养猪场污水的诱变活性。结果表明:泥鳅红细胞微核率及核异常率在2 d后就呈现统计上的显著增加,并随培养时间的延长呈先升高后降低的趋势,在第5 d达到最大值;在不同浓度污水的染毒试验中,泥鳅红细胞微核率和核异常率呈现明显的剂量依赖性增加,且微核率与核变形率和空白对照组相比达到显著或极显著差异水平,表明养猪场污水具有一定的诱变活性。     

畜禽养殖场气载抗性基因污染特征与技术挑战

抗生素在畜禽养殖行业的广泛使用导致大量耐药菌的出现,进而加速了抗生素抗性基因（ARGs）在养殖场环境中的传播扩散。气溶胶作为ARGs的储存库,由于具有较高的潜在风险而成为环境健康中的热点问题。国内外专家针对畜禽养殖场中气载ARGs的分布特征与传播转移机制展开了一系列研究。本文综述了近年畜禽养殖场气载ARGs的研究进展,分析了国内外典型养殖场空气中ARGs的归趋特性,阐明了气载ARGs的传播转移机制,并探讨了这一环境污染对人体健康的潜在风险,以期为今后畜禽养殖工作及ARGs的健康风险管控提供参考。     

养殖场户病死猪处理的实证研究:无害化处理和方式选择

为了解养殖场户选择病死猪无害化乃至资源化处理行为的制约因素,应对国家资源化利用病死猪的政策方针。本研究基于2013年4月—2014年8月对北京郊区养猪场户问卷调查获得的428份养殖场户有效调查数据,在运用Heckman probit选择模型处理样本选择性偏误的基础上实证分析养殖场户是否进行病死猪无害化处理和方式选择的影响因素。结果表明:绝大多数养殖场户能无害化处理病死猪,以简易无害化处理方式为主,其中获得病死猪无害化处理补贴、文化程度高、养殖年限长会促使养殖场户进行病死猪无害化处理;获得病死猪无害化处理补贴、养殖规模大、离居民点距离远、参加合作社会促使养殖场户选择资源化处理病死猪。为此,政府应通过完善病死猪无害化处理补贴、推进适度规模养殖、扶持合作社生态服务功能、吸引新型职业养殖场户加入、加大环境监管力度来规范养殖场户的病死猪无害化处理行为和提高资源化处理能力。     

猪场粪水施用对设施白菜及土壤重金属的影响

为了研究养殖粪水在农田施用过程中对重金属含量积累、有效性增强以及形态变化等产生的影响,采取田间小区试验,探究了猪场粪水施用对设施白菜地上部重金属含量和土壤重金属全量、有效态含量及形态的影响。结果表明：粪水施用后,低量粪水施用处理与优化施肥（NOPT）处理白菜地上部Cu、Zn、Cr、Cd含量无显著差异,白菜地上部Cu、Zn、Cr、Pb、As、Cd含量均未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）安全限值要求。经过4茬设施白菜种植后,相较于NOPT处理,561kg·hm^-2粪水施用处理显著增加了土壤Cu、Zn、Cr含量,281 kg·hm^-2粪水施用处理土壤中Cu、Zn（0~20 cm土层除外）、Pb、Cr、Cd、As含量与NOPT处理差异不显著,且含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）安全限值。施用化肥和粪水显著提高了土壤有效态Cu、Zn含量,施用粪水处理对土壤中Cr、Pb、As、Cd形态影响较小,但显著增加了铁锰结合态Zn含量。相关分析表明,土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、Pb含量与土壤有机质、速效磷、全氮、硝态氮含量存在显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系。研究表明,连续4茬施用猪场粪水未造成设施白菜和土壤中重金属含量超标,显著增强了Cu、Zn的有效性且显著增加了铁锰结合态Zn含量。     

陕西扶风某生猪养殖场肠球菌分型与毒力基因检测

【目的】分析分离自陕西扶风某生猪养殖场的肠球菌的亚型及毒力基因携带情况,为保障猪肉食品安全和临床感染治疗提供依据。【方法】采用PCR方法,对从陕西省扶风县某养殖场生猪鼻腔、粪便及其养殖场环境样品中分离到的87株肠球菌进行粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、屎肠球菌（Enterococcus faecium）、鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）特异性基因的扩增,根据凝胶成像中条带位置对其进行分型,检测其ace、cylA、cylB、cylM、cylL1、efaA、esp、gelE、AS、asal和hyl等11种毒力基因的携带情况。【结果】87株肠球菌中,粪肠球菌、屎肠球菌、鸡肠球菌和其他类型肠球菌（Other Enterococcus）的检出率分别为57.5%,10.3%,4.6%和27.6%;5种毒力基因asal、gelE、cylL1、ace和esp的平均检出率分别为50.6%,27.6%,19.5%,18.4%和1.2%,在猪舍地面菌株中均有检出。粪肠球菌中的asal检出率显著高于其他4种毒力基因（P<0.05）,各毒力基因在未定型的其他亚型肠球菌中的检出率无显著差异（P>0.05）。在生猪育肥前期和后期,所有源菌株中毒力基因ace、cylL1、esp、gelE和asal的总检出率分别为93.7%和6.3%,82.3%和17.7%,100.0%和0%,75.0%和25.0%及84.1%和15.9%。【结论】扶风县某生猪养殖场中流行的肠球菌主要为粪肠球菌,其次为屎肠球菌和鸡肠球菌。不同来源菌株中毒力基因检出率不同,生猪育肥后期菌株中各毒力基因的检出率均有所降低。     

规模养猪场粪污综合治理和利用技术研究

近年来,养猪业的规模化发展与伴随而来的环境污染矛盾日益加剧,如何综合处理规模养猪场的粪污,实现污染物资源化利用,成为当前一项十分重要而紧迫的科研任务。文章以防城港市5个具有代表性的规模猪场为例,在考虑容量化控制和科学合理布局粪污处理设施的基础上,通过对各猪场排泄粪污采用雨污分流、干湿分离、污水处理等技术综合治理,并对经处理粪污进行资源化利用效益分析,探讨规模化猪场粪污综合治理的有效技术措施。