畜禽糞便中殘留抗生素污染特性及其生物降解研究

侯靈巖

（長垣市農業農村局，河南長垣 453400）

我國畜禽養殖業逐漸規模化、集約化的過程中，為了保障畜禽健康和養殖效益，抗生素的使用量不斷增加，在促進畜牧養殖業生產發展的同時，也帶來了比較嚴重的抗生素污染問題，四環素類以及磺胺類抗性基因的檢出率最高。畜禽糞便殘留抗生素污染已經帶來了比較嚴重的土壤污染、水體污染以及抗性基因污染，對人體健康存在潛在危險。因此，要高度重視畜禽糞便中的抗生素、抗生素抗性基因等的新型污染物，發展綠色、健康、可持續畜牧業。

1 畜禽糞便中抗生素污染途徑

畜禽養殖中添加的抗生素并不能被動物完全吸收，大部分抗生素以母體化合物或代謝產物形式通過畜禽糞便和尿液排出，進入土壤或水體系統。進入土壤后通過地表徑流的沖刷、滲濾以及非飽和水帶的遷移進入地表水，地表水中的抗生素大部分被水體底泥吸附，因此地下水受到抗生素污染的程度比較低。受到抗生素污染的地表水或地下水，可通過飲用或植物吸收累積進入食物鏈，最終威脅人類健康。此外，畜禽養殖場中的灰塵中抗生素濃度較大，可能通過擴散等途徑被人體吸收。

2 畜禽糞便中抗生素殘留的危害

2.1 土壤污染

畜禽糞便中殘留的抗生素首先進入土壤中，被顆粒物質吸附并能夠長期累積于土壤中。當土壤中的抗生素累積量達到一定的閾值后，將會影響土壤中的微生物種群結構變化，甚至將誘導耐藥性的產生。

2.2 水環污染

伴隨著流失滲透等途徑，畜禽糞便中殘留的抗生素能夠進入水體系統，并累計在水體底泥中，從而污染水環境。同樣，若抗生素長期累積殘留，必然會影響水體中的微生物種群結構種類，影響水生生物，甚至破壞水體生態系統。

2.3 人類健康潛在威脅

環境中的抗生素通過不同的介質、不同的食物鏈條不斷累積，最終會威脅到位于食物鏈最頂端的人類的健康。土壤中殘留的抗生素被植物吸收后富集在種子、蔬菜或水果中，水體中殘留的的抗生素通過魚蝦蟹等水生動物不斷富集，使用后將會產生損害。此外，如果無法對水體中的抗生素污染進行有效去除，抗生素殘留可直接通過飲用水進入人體，長期飲用將會造成健康威脅。

2.4 抗性基因污染

殘留于糞便中的抗生素極易誘導出耐藥菌株從而產生抗生素抗性基因，而抗性基因可在不同細菌間傳遞，可能使更多的微生物獲得抗性基因。抗生素抗性基因的檢出率是判斷污染程度的重要指標，目前對抗生素抗性基因的遷移、轉化和消亡規律還缺乏認知，需要不斷加強研究。

3 畜禽糞便中抗生素的去除途徑及影響因素

2017年3月1日起實施的《有機肥料中土霉素、四環素、金霉素與強力霉素的含量測定高效液相色譜法》，對我國畜禽糞便有機肥處理有促進作用，這就要求要采用生物方法和技術使得畜禽糞便無害化。

3.1 去除途徑

（1）好氧堆肥法

在氧氣充足條件下，好氧菌能夠對糞便進行吸收、氧化以及分解。好氧堆肥溫度較高，一般在55～60℃，能夠最大限度地殺滅病原菌，有機質的降解速度也快，是堆肥化的首選。在有機質降解過程中，好氧菌將抗生素殘留物最終分解為水和二氧化碳。另外，在堆肥過程中添加抑制劑或嗜熱菌劑等改善堆肥條件，延長高溫持續時間，可在一定程度上降低抗生素抗性基因的含量，防止土壤污染。有研究發現，在豬糞中人為添加抗生素，通過高溫堆肥法能實現75%以上的去除率。

（2）厭氧消化法

厭氧消化的過程中，厭氧菌分解有機物的同時，也可有效分解抗生素，減少抗生素殘留污染。最關鍵的是，厭氧消化法能夠產生生物能源，綠色、經濟且有能源效益，也是處理畜禽糞便的有效途徑。

3.2 影響因素

（1）溫度。不同的溫度區間適宜生長的微生物類型不同，因此對抗生素的轉化能力也不同，在堆肥升溫及高溫階段，微生物活動強，去除效率也較高。

（2）含水量。水分不僅能夠參與微生物新陳代謝，還可調節堆肥溫度，適當的水分含量可以促進抗生素的分解。好氧堆肥的含水量一般控制在50～60%。

（3）pH值。pH值同樣通過調節微生物的新陳代謝進而影響降解效果，一般控制在 6～9 范圍內較為合適。有研究表明金霉素在堿性和中性條件下降解率高于酸性條件。

（4）外源微生物添加。通過添加外源微生物可有效提高抗生素的降解效率，其難點在于特定抗生素降解菌株的篩選以及降解條件的控制。

（5）通氣狀態。通氣狀態直接影響微生物對抗生素的降解速度，一般含氧量控制在10%-20%較為合適。

（6）有機質添加。堆肥過程中麥秸、鋸末等有機質的添加可對抗生素降解起到促進作用。