猪粪便中兽药盐霉素残留的降解动态研究

兽药抗生素在畜禽养殖生产中被大量使用,由于这些药物的大部分会被排入粪便并随粪便作为肥料而随处散播,增加了环境风险。通过实验室模拟不同的环境条件,研究了常用兽药抗生素——盐霉素在畜禽粪便中的降解动态及其影响因素(如药物残留浓度、粪便含水量、微生物及光照等)。结果表明,盐霉素在粪便中的降解主要是微生物降解,光降解和化学降解只占很小比例,灭菌组的降解速率明显低于未灭菌组(P<0.05),而光照对盐霉素的降解速率影响不大(P>0.05);盐霉素的降解速率随粪便中盐霉素起始浓度增加而降低,表明粪便中降解微生物对盐霉素的浓度敏感;粪便含水量的增加明显加快了盐霉素残留的降解速率,因而在粪便施入农田前,可以通过降低粪便中盐霉素残留浓度或提高粪便含水量等方法加速盐霉素的降解,以降低其对环境土壤和水体的风险。     

猪粪便中兽药盐霉素残留的降解动态研究

兽药抗生素在畜禽养殖生产中被大量使用,由于这些药物的大部分会被排入粪便并随粪便作为肥料而随处散播,增加了环境风险。通过实验室模拟不同的环境条件,研究了常用兽药抗生素——盐霉素在畜禽粪便中的降解动态及其影响因素(如药物残留浓度、粪便含水量、微生物及光照等)。结果表明,盐霉素在粪便中的降解主要是微生物降解,光降解和化学降解只占很小比例,灭菌组的降解速率明显低于未灭菌组(P<0.05),而光照对盐霉素的降解速率影响不大(P>0.05);盐霉素的降解速率随粪便中盐霉素起始浓度增加而降低,表明粪便中降解微生物对盐霉素的浓度敏感;粪便含水量的增加明显加快了盐霉素残留的降解速率,因而在粪便施入农田前,可以通过降低粪便中盐霉素残留浓度或提高粪便含水量等方法加速盐霉素的降解,以降低其对环境土壤和水体的风险。     

磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解动态研究

[目的]揭示环境条件与磺胺二甲嘧啶降解之间的关系,为评价磺胺二甲嘧啶对土壤环境的影响提供依据。[方法]研究了常用兽药抗生素磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解动态以及土壤含水量、微生物、光照等不同环境条件对磺胺二甲嘧啶在土壤中降解的影响。[结果]研究表明,磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解遵循一级动力学方程。磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解主要是光降解和化学降解,微生物降解只占很小的比例;土壤含水量的增加明显加快了磺胺二甲嘧啶残留的降解速率。[结论]可以通过提高土壤含水量等方法加速磺胺二甲嘧啶的降解,以降低其对环境土壤和水体的污染风险。     

畜禽养殖废弃物中抗生素的微生物降解研究进展

抗生素在畜禽养殖中被广泛用于治疗动物感染,但动物体并不能完全代谢吸收抗生素,大部分抗生素随着尿液、粪便排出体外释放到环境中,导致抗生素残留和抗性基因污染。本文综述了畜禽养殖中抗生素的使用现状、抗生素残留的危害,总结了降解抗生素的纯培养微生物及其降解机理,讨论了抗生素降解菌在堆肥中的应用,展望了微生物降解抗生素的发展前景,以期为畜禽养殖废弃物中抗生素污染的治理提供参考。     

畜禽粪便中所含马尿酸在土壤中的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养试验,研究随畜禽粪便进入土壤的马尿酸含量的变化情况,不但可以预示马尿酸的环境风险,而且可以指导畜禽粪便的科学施用.结果表明,随畜禽粪便进入土壤的马尿酸能很快进入降解期,不同种类和用量处理均表现为前期迅速下降,中后期减缓的规律,但变化速率和幅度不同.180 d时,鸡粪和猪粪处理马尿酸减少率分别可达88.51%～91.03%、91.23%～92.67%,鸡粪处理最后的含量较少.减少率同用量呈负相关,同时间呈正相关且与时间的关系可以较好地用v=A+B Int回归方程拟合;马尿酸进入土壤后,微生物降解和土壤颗粒吸附共同作用使其含量降低,微生物的降解作用是马尿酸含量降低最主要的原因.综上所述,随畜禽粪便进入土壤的马尿酸在短期内可能产生环境危害,但随着时间的延长,其含量会随自身分解和被土壤颗粒吸附而逐渐减少.为了降低环境风险,畜禽粪便最好经过腐熟再使用.     

畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展

兽用抗生素具有显著的促动物生长、预防动物疾病的作用。随着集约化畜牧业以及配合饲料工业的不断发展,抗生素作为饲料添加剂在全球范围内已被广泛应用。我国畜禽养殖业对抗生素的依赖甚是严重,每年用于畜禽养殖的兽药抗生素超过了8吨,占抗生素总产量的一半以上。这些兽用抗生素并不能完全被动物体所吸收,绝大部分以原药或者代谢产物的形式随畜禽粪便和尿液排出体外,导致畜禽粪污中多种抗生素残留,最高浓度达到了183.50 mg·kg~(-1)。残留抗生素可能经各种途径进入土壤和水体环境中,一方面影响土著微生物的活性,另一方面引起抗性菌和抗性基因的产生和传播,给生态系统安全和人类身体健康带来巨大的负面效应。因此,充分、有效消减畜禽粪污中兽药抗生素十分重要而迫切。论文作者在总结大量文献的基础上,对国内外畜禽粪便抗生素的污染特点和赋存规律进行了系统介绍,并着重阐述了国内外畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的最新研究进展,描述了畜禽粪便好氧堆肥和厌氧发酵的分类及工艺流程。在此基础上重点对好氧堆肥和厌氧发酵两种处理方式下畜禽粪便中兽用抗生素的去除程度进行了详尽、深入分析,同时对抗生素消减效果的影响因素进行了充分讨论。主要结论:好氧堆肥对土霉素、四环素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、环丙沙星、恩诺沙星和泰乐菌素等主要类别抗生素的最高去除率可达65.5%—100%,去除效果受抗生素种类、初始浓度、添加方式、堆肥温度、供养方式、底物组成影响;厌氧发酵对氨苄青霉素、四环素、磺胺甲氧二嗪的去除可达100%,但几乎无法去除磺胺噻唑、磺胺二甲基嘧啶、磺胺氯哒嗪、泰乐菌素,去除效果受抗生素种类、浓度、发酵温度、污泥性质、混合速率和发酵时间影响。最后,对需要进一步开展的研究进行了展望,建议加强兽用抗生素的监管,制定相关的法规和标准,加速兽用抗生素替代物品的研发,减少源头污染;深入开展畜禽废弃物好氧堆肥或者厌氧发酵过程中抗生素降解产物及机理研究;筛选具有强降解能力的微生物作为菌剂,强化其对畜禽养殖废弃物中兽用抗生素的消减;深入研究好氧堆肥和厌氧发酵过程中抗生素和ARGs之间的相互关系,去除兽用抗生素的同时也加速ARGs的削减。     

畜禽粪便堆肥过程中雌激素降解特征

为探究畜禽粪便堆肥过程中雌激素降解特征,测定了南京附近养殖场的鸡粪、猪粪、牛粪中天然雌激素雌三醇（E3）、17β-雌二醇（17β-E2）和人工合成雌激素炔雌醇（EE2）、双酚A（BPA）含量。对三种粪便进行堆肥实验,测定了堆肥0、2、4、8、16 d和32 d时四种雌激素的浓度;并以牛粪为代表,对堆体进行不翻堆、两日一翻堆和一日两翻堆处理,研究了翻堆对堆肥过程中雌激素降解的影响。结果表明,三种畜禽粪便均含有较高浓度的天然雌激素,鸡粪和牛粪还含有人工合成雌激素,而鸡粪、猪粪、牛粪中雌激素的活性当量浓度EEQ值分别为3 595.86、268.84、1 207.12 μg·kg^-1,存在较大的雌激素污染风险;在堆肥32 d,鸡粪、猪粪、牛粪的EEQ残留率分别为10.1%、10.6%、0,堆肥处理很大程度上降低了雌激素污染风险。当畜禽粪便中多种雌激素共存时,雌激素降解受初始浓度影响显著,浓度高者具有较大的降解速率。雌激素降解速率随堆体内微生物活动发生改变,堆肥中期微生物活动最为活跃,雌激素降解速率高于堆肥前期和后期。对牛粪堆肥进行翻堆处理,增加了堆体内氧气含量,雌激素降解明显加快,翻堆有利于提高堆肥效果。而两日一翻和一日两翻堆肥中雌激素降解无明显差异,增加翻堆次数并不能显著提高堆肥效果。     

畜禽粪便中氟喹诺酮类抗生素的生物转化与机制研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是广泛应用于畜牧养殖业的兽药之一,可随畜禽粪便进入环境,危害人类健康与环境安全。堆肥和外源添加高效降解菌剂是高效、绿色的抗生素处理方法,可有效降低FQs在环境中的生态风险。目前,国内相关研究主要集中于FQs生物去除效率方面,而对其生物转化机理与影响因素研究较少。本文概述了国内外FQs的降解条件、降解途径、降解产物及残留抗菌活性等生物转化研究,重点阐述了FQs的生物转化机制,并对FQs生物转化研究进行了展望,为FQs的高效生物降解与转化、畜禽粪便资源化安全利用提供理论基础和技术支撑。     

堆肥消减畜禽粪便中病原微生物及抗生素残留的研究进展

随着我国畜禽养殖业的规模化发展,畜禽粪便排放量急剧增加,其中含有大量的病原微生物及抗生素残留,如不进行处理会对人类健康和生态环境造成严重威胁。堆肥技术能有效去除畜禽粪便中大部分病原微生物及抗生素残留。本文对畜禽粪便中病原微生物、抗生素残留以及堆肥对病原微生物及各类抗生素的消减情况进行了总结,并对今后堆肥的研究方向提出了建议。     

敌草胺在植烟土壤中的降解规律

为了探明除草剂敌草胺的残留污染风险与控制途径,为其安全使用提供参考,采用高效液相色谱法研究了敌草胺在贵州植烟土壤中的降解动态及影响因素。结果表明:1)敌草胺在植烟土壤中的降解过程均符合一级动力学特征,降解速率与土壤性质、环境因素及其浓度有关。2)影响敌草胺在土壤中降解的因素主要是有机质含量,土壤中敌草胺的降解速率随有机质含量的升高而加快。3)外界环境条件和敌草胺施用水平对其降解速率的影响也较大,即环境温度越高、湿度越大、喷施的敌草胺浓度越低,则降解速率越快。4)敌草胺在灭菌土壤中的半衰期大于未灭菌土壤,即微生物是敌草胺在植烟土壤中降解的主要途径。     

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。     

微生物降解抗生素的研究进展

近几十年来航生素的大量使用所引起的公共健康、资源利用和环境污染等问题倍受社会关注。由于微生物对抗生素削减的高效、低耗、环保和操作简单等优点,微生物降解法已成为处理抗生素污染的有效途径。在综述近几十年来利用微生物方法处理抗生素污染的技术、抗生素降解功能微生物的筛选、降解条件优化、降解效果及其降解机制等方面研究进展的基础上,指出了今后的研究方向。     

典型养鸡场及其周边土壤中抗生素的污染特征和风险评估

为了解畜禽养殖场中抗生素污染特征和生态风险,选取天津市5家典型规模化养鸡场,分别采集新鲜鸡粪、周边近土,及远离养鸡场的对照远土,用UPLC-MS/MS法检测分析5类兽用抗生素[磺胺类(SAs)、四环素类(TCs)、喹诺酮类(QLs)、大环内酯类(MAs)、β-内酰胺类(β-lactams)]的污染现状,利用风险商值(RQ)法对养鸡场周边土壤环境中的抗生素污染进行生态风险评价,并提出消减典型兽用抗生素的对策。结果表明:天津市5家典型养鸡场新鲜鸡粪样中∑SAs、∑TCs、∑QLs、∑MAs、∑β-lactams的均值分别为4.11、143.34、90.46、258.14μg·kg^-1和4.06μg·kg^-1,养鸡场周边近土及对照远土的土壤样品中∑SAs、∑TCs、∑QLs、∑MAs、∑β-lactams检出浓度范围分别为3.15~8.51、9.92~133.95、2.48~13.72、0.03~2.33、0.01~0.40μg·kg^-1;环境因子与抗生素浓度的冗余分析结果显示,TP、pH及TN对土壤样品中抗生素浓度的影响较大,占抗生素浓度差异性总解释方差的56.35%;生态风险评价结果表明,养鸡场土壤样品中磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲恶唑(SMX)生态风险最高,全部表现为高风险。总体上,养鸡场周边近土RQ值高于对照远土的RQ值;RQ差值表明,养鸡场a、b周边近土中4大类抗生素均存在较高的生态风险。因此,养殖场及其周边土壤中抗生素污染应从源头控制使用,在畜禽粪便污染过程中寻找抗生素消减关键技术,降低抗生素的生态风险。     

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。     

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。     

恩诺沙星对小型模型水生态系统中底泥微生物的影响

兽药在环境中的行为及其生态效应已成为目前生态毒理学研究的热点之一.恩诺沙星是畜禽养殖业中广泛应用的抗菌药物,它可随畜禽排泄物进入环境,对环境生物产生影响.为对恩诺沙星的生态安全评价提供依据,利用小型模型水生态系统研究了恩诺沙星在其中的降解及其对底泥微生物数量的影响,于室外大棚以自然发生法构建了小型模型水生态系统(水生微宇宙),培育2个月待其稳定后用于试验研究.试验设恩诺沙星0.02、0.05、0.1、0.2和0.5mg·L~(-1)5个浓度系列,1个空白对照.结果表明,试验初期恩诺沙星在模型水生生态系统中的消失速度很快,随时间推移消失速度逐步减慢,并且在低浓度时维持较长的时间;初始浓度越高,恩诺沙星在低浓度时维持的时间越久.在试验浓度范围内,恩诺沙星对淤泥中的好氧细菌、真菌、放线菌、氨化细菌和硝化细菌的数量均无显著影响.     

磺胺甲恶唑在沉积物中的降解行为研究

为评价磺胺类抗生素在沉积物中降解行为,以最常用的磺胺类药物——磺胺甲恶唑(SMZ)为对象,通过不同的环境条件下室内模拟实验,研究了其在沉积物中的降解动态以及相关环境因素(微生物、含氧量、光照、沉积物种类和药物起始浓度等)对降解过程的影响情况。结果表明,SMZ在沉积物中的降解途径主要为兼性厌氧微生物降解,非生物降解等其他降解途径只占较小比例。SMZ的降解速率与沉积物的有机质含量密切相关,高有机质含量的沉积物中SMZ的降解更快,沉积物中的光敏剂也能促进SMZ的降解。高浓度的SMZ通过抑制沉积物微生物的活性,使得其降解显著下降。