環境中抗生素的生態毒性效應研究進展

趙瀟

[摘要]主要論述抗生素對水生態環境以及土壤環境的毒性效應，并對當前抗生素污染做了簡短展望，以期對未來研究提供部分理論基礎。

[關鍵詞環境;抗生素;生態毒性

[中圖分類號]R978.1?? ? [文獻標志碼]? A??? ? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0196-02

自1928年弗萊明發現青霉素，越來越多的抗生素被人們廣泛應用于日常生活中，然而在普及應用的同時，帶來的是巨大的環境污染，有研究表明：當前的抗生素殘留已滲透于不同的環境介質中，到處撒網留痕跡，可見環境中抗生素的殘留問題已岌岌可危，必須面對。而我國，恰是抗生素的生產和消費大國，每年消耗的抗生素原材料，有70%直接或間接排放到環境中。截至目前，抗生素的大量使用已引發了一系列的社會問題和環境問題，研究學者針對抗生素殘留和生態效應等方面均開展了系列研究。

一、環境中抗生素的來源

根據抗生素在人們日常生活中的普遍應用，我們不難發現，環境中抗生素三大來源分別是醫用抗生素、農用抗生素及工業廢水抗生素。

（一）醫用抗生素

據報道，我國各級醫院住院患者抗生素使用率在

70%以上，而世界衛生組織推薦的抗菌藥物應用率為30%，歐美發達國家約為10%，發展中國家約為42%，相較而言，濫用抗生素的現狀在中國極為嚴峻。醫用抗生素主要是β內酰胺類抗生素和氟喹諾酮類抗生素，所以檢測醫院排棄廢水可以發現，抗生素種類并不多，但是此類抗生素的濃度卻較高。當人們服用抗生素藥物后，藥物進入機體，隨后部分會被吸收，而那些不能被吸收的抗生素則會以其他形式通過人體排泄物等途徑進入大自然環境中。當前，在國內，關于污水處理凈化的設備、人員技術、制度等方面都還存在一定程度的不足，從而并不能百分之百的去除環境中殘留的抗生素，甚至有時還會使抗生素的某些化合物直接污染地表水。

（二）農用抗生素

在我國，農業用抗生素最多的是土霉素和金霉素，此兩大類抗生素多應用于動物養殖業中。并且，醫療應用的所有抗生素幾乎也都可以在農業中得到具體應用。當前，在大規模畜禽養殖場排放的廢水及畜禽類的排泄物中，可頻繁地檢測到高濃度的抗生素，且主要以四環素、喹諾酮和磺胺類等獸藥抗生素為主。當此類抗生素被用作肥料施與農田時，經雨水沖刷，可以隨著地表流入江河胡海，更有甚至會滲透至地下水，污染人們可直接食用的飲用水，間接地危害人類。

此外，在水產養殖業中，亦隨處可見抗生素的身影，他們常常會被用以幫助魚蝦蟹類抵抗各種水生疾病。檢測供養殖的水體可以發現，有大量的抗生素殘留，此類抗生素并未被水產養殖生物吸收，而是通過該類生物的排泄物進入到水體中，此類含有抗生素的水體，一旦滲透地表及海洋，勢必將會使污染面積大大增加。

（三）工業廢水抗生素

含抗生素的工業廢水，其水質特征主要呈現以下三點：（1）關于工業廢水中的制藥用水，水質成分復雜，這是由于制藥用水生產過程復雜而引起;（2）含有抗生素的工業廢水中，不僅含有某些抑菌性物質，而且也還有某些難降解的大分子有機物;（3）間歇性的排放含有抗生素的工業廢水，會給某些微生物的降解帶來較大的麻煩。

二、抗生素對環境的毒性效應

（一）水生態環境

國內外許多文獻報道了地下水中抗生素的存在，并且發現主要是一些磺胺類藥物，而此類藥物的遷移能力較強，同時亦得益于土壤層的凈化作用，所以，當前抗生素并沒有在地下水中“大肆蔓延”。然而，無論如何，人們面對“世界各地多處飲用水中檢測到抗生素殘留”的事實，必須提高警惕，做好相應防護措施。否則，積少成多，微量殘留的抗生素終有一天會直接威脅人類健康。

1.浮游植物

浮游植物是水生態環境中的初級生產者，對整個生態系統有著十分重要的作用，當抗生素進入水生態環境中，浮游植物無疑是最先，也是最易受到影響的一類水生生物。研究表明，不同的抗生素對藻類的毒性機制不同，如β-內酰胺類抗生素主要是抑制藻類細胞壁的合成、氨基糖苷類抗生素主要抑制藻類糖的代謝、四環素類抗生素主要抑制藻類蛋白質的合成、喹諾酮類抗生素則主要抑制藻類DNA的復制和葉綠素的合成，而磺胺類抗生素主要是抑制藻類葉酸的代謝。

2.浮游動物

浮游動物種類繁多，屬于異養型，不能通過自身合成有機物，常常浮在水中，由此得名。它們是中上層水域水生動物的主要餌料，對維持水生態系統的穩定有著重要作用。根據目前所得文獻可知，盡管抗生素對水體浮游動物具有一定的毒性作用，但相對于浮游植物，其所受毒性作用大大降低。

3.水生動物及兩棲類動物

沈洪艷等對錦鯉進行魚類毒性試驗，結果得到，當諾氟沙星暴露質量濃度達到1000mg/L時，諾氟沙星對錦鯉無急性毒性。近年來，抗生素對水生態毒性研究的對象還包括青蛙、蟾蜍等兩棲類動物，劉臻等采用氯霉素、紅霉素和四環素對熱帶爪蟾胚胎進行72h暴露試驗，結果表明，濃度為1000mg/L時，3種抗生素對熱帶爪蟾胚胎的存活率幾乎沒有影響?？傮w上可以看出，抗生素對魚類等水生動物及兩棲類動物均呈低毒性。雖然短時間內無明顯影響，但長期暴露下這些生物可能會出現基因變異、胚胎畸形現象，從而破壞生態系統的平衡。

（二）土壤環境

抗生素污染環境除了水體之外，另一大災區便是土壤，主要通過作物施肥，畜禽排泄物以及其余污水灌澆等。污染土壤的抗生素主要有四環類抗生素、β內酰胺類抗生素、氟喹諾酮類抗生素以及大環內酯類抗生素，并且常?？梢员淮罅繖z出。

1.土壤微生物

抗生素可以利用多種作用機制直接或者間接殺死土壤中的微生物，并且抗生素的劑量之間影響了對土壤微生物的毒性。余彬彬等通過盆栽實驗研究了不同濃度羅紅霉素對小麥根際土壤微生物生物量氮的影響，結果表明，添加羅紅霉素后土壤微生物生物量氮在小麥苗期、拔節期和抽穗期均受到顯著抑制。

2.土壤植物

抗生素對土壤植物的危害主要體現在抗生素的性質及抗生素劑量上，此外，亦與土壤植物自身的品種及植物生長環境相關。研究表明，少量低濃度的抗生素可以促進植物生產，而相對的抗生素濃度過高則會抑制土壤植物生長。與此同時，同一抗生素、相同劑量，對不同植物亦有較大的作用差異。

（三）土壤動物

研究表明，諸如蚯蚓、線蟲等土壤動物，它們不僅可以對土壤進行環境監測和生態毒性的診斷，更重要的還能凈化過濾土壤。例如，當抗生素對土壤動物產生毒副作用時，可知此時的抗生素濃度已經很高了，極有可能已經遠超過實際濃度。此外，由于抗生素的分解物在環境中隨時會發生未知的遷移，從而累積于環境中，造成一定毒性，進而危害人們健康，所以，亦有必要進一步進行抗生素及其降解產物對土壤動物的慢性毒性或蓄積毒性試驗，以此研究其對生態系統的間接影響。

三、展望

抗生素的大量使用，對我們生存環境和有機體造成了嚴重威脅，繼續濫用會造成不可估量的后果。近幾年來國內外對抗生素的生態環境效應的研究已有很大進展，但還存在一些問題需深入研究：（1）國內外研究中，多數試驗是在較高的抗生素濃度下進行的，時間也較短，在自然條件下抗生素的影響相對來說必然是長時間低濃度的，所以需開展長時間低濃度暴露下的抗生素毒性試驗研究;（2）雖然如今抗生素的去除有許多方法，但真正的處理結果并不理想，各工藝還需加深機理和技術優化，提高效率，降低成本。

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◎編輯 陳鮮艷