某规模化猪场废水中抗生素污染特征及生态风险评估

为了解规模化养猪场废水中抗生素污染特征和生态风险,选取广东省某规模化养猪场,连续2 a于夏、冬两季采集饲料、不同处理阶段废水和鱼塘水,用UPLC-MS/MS法检测4类19种兽用抗生素,对比分析沼气池和曝气池对不同类型抗生素的去除效果,并采用风险商值法评价猪场经处理后废水和鱼塘水综合利用的生态风险。结果表明,猪饲料中仅检出四环素类(TCs)的4种抗生素,TCs浓度在1 867～181 050μg·kg~(-1)之间,土霉素(OTC)和金霉素(CTC)是猪饲料中主要添加抗生素;猪场原水中喹诺酮类(QLs)、磺胺类(SAs)和TCs抗生素浓度分别为1 791.41、4 144.28μg·L~(-1)和42 393.81μg·L~(-1),未检出大环内酯类(MAs)抗生素,其中OTC单体浓度最高,其次为四环素(TC),分别为19 555.70μg·L~(-1)和18 654.86μg·L~(-1);处理后废水中MAs、QLs、SAs和TCs浓度分别为0.01、0.10、21.24μg·L~(-1)和388.02μg·L~(-1),单体浓度以OTC最高,为381.56μg·L~(-1)。沼气池对原水中QLs、SAs和TCs的去除率分别为91.9%、96.5%和18.8%,曝气池对沼液中QLs、SAs和TCs的去除率分别为99.9%、85.5%和98.9%。处理后废水向环境排放抗生素总量910.29μg·d-1·pig-1,其中TCs占比达94.24%。风险商值评价结果显示,处理后废水中的恩诺沙星(ENR)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、OTC和TC为猪场处理后废水中的高风险污染物,磺胺嘧啶(SDZ)为鱼塘水中高风险污染物。研究表明,规模化养猪场经处理后废水和接纳部分废水的鱼塘水中抗生素对环境仍有较高生态风险。     

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。     

长三角某城镇典型小流域水体抗生素的污染分布特征

为探讨城镇流域水体抗生素的污染分布特征,以宁波北仑芦江流域为研究对象,应用固相萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测地表水中四环素类(TCs)、氯霉素类(CPs)、喹诺酮类(FQs)、大环内酯类(MLs)和磺胺类(SAs)5类抗生素的污染水平,分析其分布特征和可能的来源,并通过计算风险商进行生态风险评估。结果表明:芦江流域共有14种抗生素检出,其中TCs和CPs抗生素检出率和检出浓度最高;TCs抗生素检出率为96.9%,浓度范围为27.10~133.0 ng·L~(-1);CPs抗生素检出率为86.5%,浓度范围为13.00~219.0 ng·L~(-1)。TCs、CPs和FQs抗生素主要集中在农业区和工业区,污水排放为水体中抗生素的主要来源,包括农业源和工业源,以及生活源;MLs和SAs抗生素主要集中在生活区,相关污水来源主要为生活源。城市化程度较低的农业区抗生素浓度要高于城市化程度较高的工业区和生活区。生态风险评估结果显示,所检测出的抗生素处于高风险等级、中等风险等级、低风险等级、无风险等级的比例为5∶3∶3∶3,表明芦江流域部分水体中抗生素的污染具有较高的生态风险。     

畜禽养殖基地磺胺类喹诺酮类和大环内酯类抗生素污染特征

利用固相萃取-高效液相质谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）技术,调查了福建厦门市和莆田市畜禽养殖场的畜禽粪便、粪肥、作物土壤、沟渠底泥和人工湿地土壤共27份样品中8种抗生素的污染特征。结果表明：从样品类型来分析,除了大环内酯类在畜禽粪便中的平均检出浓度大于有机肥之外,样品中抗生素浓度顺序为有机肥>畜禽粪便>作物土壤、沟渠底泥和人工湿地;从抗生素种类来分析,喹诺酮类抗生素（QNs）的检出浓度最高,单个样品总含量∑QNs在粪肥中最高达到2 967.6 μg·kg-1,在作物土壤中最高达到579.0 μg·kg-1;值得注意的是,14份作物土壤样品中有50%样品的∑QNs超过生态毒性效应浓度（100 μg·kg-1）;磺胺类抗生素（SAs）和大环内酯类抗生素（MLs）的检出浓度相对较低,单个作物土壤样品∑SAs和∑MLs都低于100 μg·kg-1;从检出平均值和检出率来分析,磺胺类污染以磺胺二甲嘧啶（SM2）为主,大环内酯类以罗红霉素（ROX）为主,喹诺酮类检测浓度环丙沙星（CIP）最高,检出率恩诺沙星（ENR）最高。畜禽养殖基地的抗生素污染问题应该引起重视。     

三类抗生素在两种典型猪场废水处理工艺中的去除效果

为了解规模化养猪场中废水处理工艺对抗生素的去除效果,选取了天津两家典型规模化猪场,采集各个处理单元出水,分析三类典型兽用抗生素(磺胺类SAs、喹诺酮类FQs和四环素类TCs)在不同处理工艺水相中的分布迁移(生猪养殖场F1工艺:原水-暂存池-固液分离后-CSTR/UASB-初沉池-A池-O池-二沉池;生猪养殖场F2工艺:原水-三级沉淀池-固液分离后-折流厌氧池-好氧曝气池-植物塘),并比较了养殖场进、出水中抗生素总承载量情况。研究结果表明:各抗生素残留浓度在不同处理单元中残留规律差异较大,F1养殖场废水共检测出10种抗生素,原水中磺胺二甲嘧啶(SMN)残留浓度最高为45.78μg·L-1,不同种类抗生素总去除率范围为-53.32%～99.33%,对于F1处理工艺,UASB单元对SAs、TCs去除效果最好,O池对FQs的去除效果较好,抗生素在进出水中总承载量分别为9 854.43 mg·d-1和1 214.49 mg·d-1;F2养殖场废水中共检测出5种抗生素,原水中恩诺沙星(ENR)残留浓度最高为8.86μg·L-1,不同种类抗生素总去除率范围为-6.95%～78.80%,其中三级沉淀池对SAs、FQs处理效果较好,植物塘对TCs去除效果较好,抗生素在进出水中总承载量分别为2 014.90 mg·d-1和1 527.96 mg·d-1。总之,F1工艺对抗生素去除效果较为明显,且厌氧、好氧处理单元对F1和F2养猪场废水中抗生素去除相对有效,因此建议猪场废水工艺中采用厌氧和好氧工艺交替处理对水相中抗生素进行去除。     

磺胺类抗生素污染途径及对蔬菜品质影响的研究进展

随着磺胺类抗生素(SAs)的生产量和使用量的逐年增加,大量的SAs进入到环境中,造成水体和土壤的抗生素污染,并且环境中的抗生素也引发了诸多健康与安全问题。该文综述了我国磺胺抗生素的使用及污染特点,对磺胺类抗生素的污染来源和污染途径,以及其对农作物生理和生长的影响进行了分析。     

四川省稻田土壤的抗生素抗性基因多样性研究

为了全面明晰四川省稻田土壤中抗生素抗性基因的丰度和多样性,及其与环境因子的相关性,对7个不同地区的稻田土壤采用高通量荧光定量PCR技术,对283种抗生素抗性基因和12种可移动遗传元件遗传标记引物进行检测,揭示抗性基因的污染状况及空间分布规律。结果表明,7个稻田土中共检出166种不同的抗生素抗性基因和9种可移动遗传元件,每个土壤分别检出56～84种抗生素抗性基因。7个稻田土的抗生素抗性基因组成各异,且都存在其独有的抗生素抗性基因。不同稻田土的抗生素抗性基因的相对和绝对丰度均不同,抗生素抗性基因的绝对丰度范围为9.55×10~8～2.83×10~(10)copies·g~(-1)(干质量),相对丰度为0.012±0.006 copies·cell~(-1)。7个稻田土的抗生素抗性基因和可移动遗传元件的丰度都呈极显著正相关(P0.01),说明抗生素抗性基因的水平转移可能促进抗生素抗性基因的迁移和富集,加剧了农田土壤的抗生素抗性基因污染。总体相对丰度较高的抗生素抗性基因类型为多重耐药类(49.26%)、大环内脂类-林可酰胺类-链阳性菌素B类(11.30%)和β-内酰胺类(10.87%)。冗余分析表明土壤肥力重要指标总氮与7个稻田土中的抗生素抗性基因多样性极显著相关(P0.01)。四川不同地区的稻田土抗生素抗性基因分布规律各异,农业耕种活动可能影响土壤抗生素抗性基因的多样性。     

江苏四个典型克氏原螯虾养殖区抗生素污染特征与生态风险评估

为揭示江苏克氏原螯虾养殖环境中抗生素的分布特征和污染现状,利用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)调查浦口和盱眙两个地区4个典型养殖塘水和沉积物中抗生素的残留情况。共检出14种抗生素(包括4种大环内酯类、2种四环素类、4种喹诺酮类和4种磺胺类),除浦口两养殖塘水体中的CTCHCL、OFL和AZI(浓度分别为16.528~57.140ng L-1和9.803~47.400 ng L-1),其他抗生素均以低浓度存在。抗生素浓度与水质指标的相关性分析结果表明,抗生素在水环境中的降解可能受水体富营养化、有机污染程度等水质状况的影响。基于RQs值对养殖环境中的抗生素进行风险评估,它们对生态系统中浮游动物的生长基本不会造成威胁;对藻类等浮游植物而言,浦口养殖水体中部分大环内酯类(SP、CTM)和喹诺酮类(O FL)抗生素具有中高度风险(0.161≤RQs≤2.92),盱眙养殖环境中目标抗生素生态风险较低(RQs≤0.181)。研究表明,江苏(特别是盱眙)克氏原螯虾养殖水体中抗生素污染水平相对较低,但仍存在一定的生态风险。建议采取全面的抗生素控制措施,以保护水产养殖生态系统的健康。     

工业园周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

采集工业园及周边不同区域表层土壤(0～20 cm),统计分析土壤样品中砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)8种重金属含量,利用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法(RI)对研究区重金属累积状况与潜在生态风险进行综合评价.结果表明:土壤重金属元素Cr、Cd的平均含量均超过新疆土壤背景值.区域土壤重金属平均值表明,重金属累积程度由高至低依次为农田区域>工业园区及周边区域>过渡带区域>自然荒漠区域.8种重金属分布规律明显,重金属含量较大区域大多集中在农田区域与工业园区及周边土壤区域.单因子污染指数表明,研究区大部分区域Cr、Cd为轻度污染程度,其余6种重金属处于污染警戒线或无污染.内梅罗综合污染指数及潜在生态风险指数表明,各区域重金属风险程度依次为农田土壤区域>工业园区及周边土壤区域>过渡带区域>自然荒漠土壤区域.内梅罗综合污染指数及RI空间分布图表明,工业园区及周边土壤大部分区域处于污染警戒线范围,部分处于轻度污染水平,研究区整体处于低潜在生态风险水平.     

兽用抗生素研究的文献计量学分析

为深入了解兽用抗生素研究的整体状况和前沿动态,以Science Citation Index Expanded(SCI-E)的在线数据库为基础,对1995—2016年间全球范围内有关兽用抗生素的文献报道(21 394篇)开展了计量学分析,对研究内容和发展趋势进行了系统的评价。结果表明,近20年来有关兽用抗生素的研究报道增加极快,自1995年的387篇上升到2016年的1601篇,研究内容涉及兽用抗生素的污染残留、环境行为、安全评价、替代研究及毒性效应等方面。特别地,由抗生素引起的细菌耐药性问题日益严重,抗性基因也因此成为近年来的研究热点。综合分析作者关键词(Author keywords)、附加关键词(Keywords Plus)、题目(Title)及摘要(Abstract),四环素类、喹诺酮类和磺胺类是当前热点研究的抗生素类别,也依然是未来持续关注的对象。此外,耐药菌所导致的流行病传播、抗生素在环境中的残留及其检测方法、抗性基因等是畜禽养殖业中抗生素研究的热门主题,兽用抗生素相关的热门研究基质包括食物、饲料、粪便、肉类、奶、土壤等。综合文献计量分析的结果,兽用抗生素仍然是农业环境领域研究的热点,环境介质中四环素类、喹诺酮类等抗生素及其相应的耐药菌污染问题将仍然是研究的主要方向。     

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。     

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。     

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...     

水力停留时间对猪粪厌氧发酵残留物中磺胺类抗生素分布的影响

针对厌氧消化中磺胺类抗生素(SAs)残留及在沼渣、沼液中分配特征不清等问题,以猪粪为发酵原料,采用完全混合式反应器(CSTR)在中温(37±1℃)条件下进行室内模拟试验,探讨不同水力停留时间(HRT)对磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM)和磺胺氯哒嗪(SCP)的去除及其在固/液相中分配的影响。研究结果表明:厌氧消化对3种SAs的去除率表现为SMSDSCP。水力停留时间(HRT)=20 d时,猪粪中3种SAs的去除率均达90%以上;HRT=15 d时,三者的去除率均有所下降,特别是SCP去除率降为72.8%左右。厌氧发酵后残留的抗生素主要分布在猪粪沼渣中,其中SCP在沼渣中占有绝对优势。同时,HRT=15 d的处理中,SM和SCP的固/液分配比率明显高于HRT=20 d的处理。厌氧消化过程中不同磺胺类抗生素的降解过程和影响因子存在差异,延长反应体系中抗生素与厌氧微生物作用的反应时间,对中温厌氧消化过程中SAs的去除有积极的作用。为降低其环境危害,猪粪沼渣在还田利用前应进一步消减其中残留的SAs。     

上海典型畜禽场周边河流雌激素污染特征研究

为了探究畜禽养殖场周边河流中雌激素类物质的污染特征,利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)方法,对上海市三个典型畜禽养殖场(猪场、鸡场、奶牛场)周边河流上下游地表水中雌激素的种类和含量进行测定。结果显示,天然雌激素E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)在各个采样点均被检出,浓度范围分别为21.66~73.40、8.75~55.96、4.56~23.90 ng·L~(-1);人工合成雌激素EE2(乙炔基雌二醇)的检出率为99.44%,浓度范围是ND~19.42 ng·L~(-1),DES(己烯雌酚)的检出率为27.78%,浓度范围是ND~3.23 ng·L~(-1)。采用EEQ(雌二醇当量)评价各水体中雌激素类物质的总体雌激素活性,结果显示,所有采样点EEQ的浓度范围为54.15~194.61 ng·L~(-1),在三个养殖场周边河流中,EE2对EEQ的贡献率均为最高。综合分析表明,三个典型畜禽场周边河流均受到不同程度的雌激素污染,且猪场和奶牛场周边河流中雌激素活性较高。典型猪场和典型奶牛场是E2的主要排放源,典型猪场是E1的主要排放源,而典型鸡场对周边河流产生的雌激素污染较小。     

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。     

土壤和茎基部镉含量对稻米镉污染风险的影响

为了探讨影响稻米镉(Cd)污染风险的关键因素,通过分析土壤总Cd和有效态Cd含量在不同海拔高度和季节间的变化,对降低稻米Cd超标风险的科学分类方法进行了比较研究。结果表明,海拔高度、水稻生长季节和深层土壤Cd含量等因素对耕层土壤Cd污染程度均有显著影响,低海拔地区的土壤Cd含量显著高于高海拔地区。深层土壤(40~60 cm)的Cd含量比较稳定(0.11~0.60 mg·kg^-1),耕层土壤(0~20 cm)Cd含量波动很大(0.22~1.78 mg·kg^-1)。耕层土壤Cd总量和有效态Cd含量高度线性相关,但对低Cd稻米(Cd≤0.2 mg·kg^-1)的分布频率没有显著影响。随着土壤Cd含量的增加,中Cd稻米(0.2 mg·kg^-10.8 mg·kg^-1)的发生率显著增加,导致稻米的超标风险急剧增加。在海拔高度为26~90m的平原和岗地,稻米Cd含量和产地的海拔高度显著负相关,低海拔地区有效态Cd含量明显高于相邻的高海拔地区。根系和茎基部的Cd含量与稻米的Cd含量显著正相关,当茎基部Cd含量<4.0 mg·kg^-1时,稻米Cd超过0.4 mg·kg^-1的样点数为8.8%,全部样点的稻米Cd平均值为0.20 mg·kg^-1。当茎基Cd含量>9.0 mg·kg^-1时,稻米Cd含量几乎都在0.8 mg·kg^-1以上。由此可见,以容易受农事活动和生态因素影响的耕层土壤Cd含量为依据对水稻产区进行分类,不能有效控制稻米Cd含量超过0.2 mg·kg^-1的风险;以茎基Cd含量为依据进行稻田分类,可以有效降低稻米Cd超标的风险。     

长期施用粪肥对农田土壤中细菌四环素抗性水平的影响

[目的]考查集约化养殖产生的畜禽粪便直接施入农田造成的环境风险。[方法]以长期施用化肥的土壤为对照,通过小区定点试验,研究长期施用新鲜鸡粪、新鲜猪粪后对土壤中四环素抗性细菌的影响。[结果]新鲜鸡粪、猪粪中四环素抗性细菌的数量及其占可培养细菌总数比例均远远高于施肥前的基础土样。长期施用粪肥后,土壤中四环素抗性菌数量及其占可培养细菌总数比对照均有明显增加,而且有随土壤深度的增加(0～20 cm)呈纵向增加的趋势。[结论]长期施用畜禽粪肥导致土壤中微生物抗生素抗性水平大幅增加,对环境造成了一定的潜在风险。