环境中抗生素的生态毒性效应研究进展

2018-06-11赵潇

现代职业教育·高职高专 2018年12期

赵潇

[摘要]主要论述抗生素对水生态环境以及土壤環境的毒性效应，并对当前抗生素污染做了简短展望，以期对未来研究提供部分理论基础。

[关键词环境;抗生素;生态毒性

[中图分类号]R978.1 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）34-0196-02

自1928年弗莱明发现青霉素，越来越多的抗生素被人们广泛应用于日常生活中，然而在普及应用的同时，带来的是巨大的环境污染，有研究表明：当前的抗生素残留已渗透于不同的环境介质中，到处撒网留痕迹，可见环境中抗生素的残留问题已岌岌可危，必须面对。而我国，恰是抗生素的生产和消费大国，每年消耗的抗生素原材料，有70%直接或间接排放到环境中。截至目前，抗生素的大量使用已引发了一系列的社会问题和环境问题，研究学者针对抗生素残留和生态效应等方面均开展了系列研究。

一、环境中抗生素的来源

根据抗生素在人们日常生活中的普遍应用，我们不难发现，环境中抗生素三大来源分别是医用抗生素、农用抗生素及工业废水抗生素。

（一）医用抗生素

据报道，我国各级医院住院患者抗生素使用率在

70%以上，而世界卫生组织推荐的抗菌药物应用率为30%，欧美发达国家约为10%，发展中国家约为42%，相较而言，滥用抗生素的现状在中国极为严峻。医用抗生素主要是β内酰胺类抗生素和氟喹诺酮类抗生素，所以检测医院排弃废水可以发现，抗生素种类并不多，但是此类抗生素的浓度却较高。当人们服用抗生素药物后，药物进入机体，随后部分会被吸收，而那些不能被吸收的抗生素则会以其他形式通过人体排泄物等途径进入大自然环境中。当前，在国内，关于污水处理净化的设备、人员技术、制度等方面都还存在一定程度的不足，从而并不能百分之百的去除环境中残留的抗生素，甚至有时还会使抗生素的某些化合物直接污染地表水。

（二）农用抗生素

在我国，农业用抗生素最多的是土霉素和金霉素，此两大类抗生素多应用于动物养殖业中。并且，医疗应用的所有抗生素几乎也都可以在农业中得到具体应用。当前，在大规模畜禽养殖场排放的废水及畜禽类的排泄物中，可频繁地检测到高浓度的抗生素，且主要以四环素、喹诺酮和磺胺类等兽药抗生素为主。当此类抗生素被用作肥料施与农田时，经雨水冲刷，可以随着地表流入江河胡海，更有甚至会渗透至地下水，污染人们可直接食用的饮用水，间接地危害人类。

此外，在水产养殖业中，亦随处可见抗生素的身影，他们常常会被用以帮助鱼虾蟹类抵抗各种水生疾病。检测供养殖的水体可以发现，有大量的抗生素残留，此类抗生素并未被水产养殖生物吸收，而是通过该类生物的排泄物进入到水体中，此类含有抗生素的水体，一旦渗透地表及海洋，势必将会使污染面积大大增加。

（三）工业废水抗生素

含抗生素的工业废水，其水质特征主要呈现以下三点：（1）关于工业废水中的制药用水，水质成分复杂，这是由于制药用水生产过程复杂而引起;（2）含有抗生素的工业废水中，不仅含有某些抑菌性物质，而且也还有某些难降解的大分子有机物;（3）间歇性的排放含有抗生素的工业废水，会给某些微生物的降解带来较大的麻烦。

二、抗生素对环境的毒性效应

（一）水生态环境

国内外许多文献报道了地下水中抗生素的存在，并且发现主要是一些磺胺类药物，而此类药物的迁移能力较强，同时亦得益于土壤层的净化作用，所以，当前抗生素并没有在地下水中“大肆蔓延”。然而，无论如何，人们面对“世界各地多处饮用水中检测到抗生素残留”的事实，必须提高警惕，做好相应防护措施。否则，积少成多，微量残留的抗生素终有一天会直接威胁人类健康。

1.浮游植物

浮游植物是水生态环境中的初级生产者，对整个生态系统有着十分重要的作用，当抗生素进入水生态环境中，浮游植物无疑是最先，也是最易受到影响的一类水生生物。研究表明，不同的抗生素对藻类的毒性机制不同，如β-内酰胺类抗生素主要是抑制藻类细胞壁的合成、氨基糖苷类抗生素主要抑制藻类糖的代谢、四环素类抗生素主要抑制藻类蛋白质的合成、喹诺酮类抗生素则主要抑制藻类DNA的复制和叶绿素的合成，而磺胺类抗生素主要是抑制藻类叶酸的代谢。

2.浮游动物

浮游动物种类繁多，属于异养型，不能通过自身合成有机物，常常浮在水中，由此得名。它们是中上层水域水生动物的主要饵料，对维持水生态系统的稳定有着重要作用。根据目前所得文献可知，尽管抗生素对水体浮游动物具有一定的毒性作用，但相对于浮游植物，其所受毒性作用大大降低。

3.水生动物及两栖类动物

沈洪艳等对锦鲤进行鱼类毒性试验，结果得到，当诺氟沙星暴露质量浓度达到1000mg/L时，诺氟沙星对锦鲤无急性毒性。近年来，抗生素对水生态毒性研究的对象还包括青蛙、蟾蜍等两栖类动物，刘臻等采用氯霉素、红霉素和四环素对热带爪蟾胚胎进行72h暴露试验，结果表明，浓度为1000mg/L时，3种抗生素对热带爪蟾胚胎的存活率几乎没有影响。总体上可以看出，抗生素对鱼类等水生动物及两栖类动物均呈低毒性。虽然短时间内无明显影响，但长期暴露下这些生物可能会出现基因变异、胚胎畸形现象，从而破坏生态系统的平衡。

（二）土壤环境

抗生素污染环境除了水体之外，另一大灾区便是土壤，主要通过作物施肥，畜禽排泄物以及其余污水灌浇等。污染土壤的抗生素主要有四环类抗生素、β内酰胺类抗生素、氟喹诺酮类抗生素以及大环内酯类抗生素，并且常常可以被大量检出。

1.土壤微生物

抗生素可以利用多种作用机制直接或者间接杀死土壤中的微生物，并且抗生素的剂量之间影响了对土壤微生物的毒性。余彬彬等通过盆栽实验研究了不同浓度罗红霉素对小麦根际土壤微生物生物量氮的影响，结果表明，添加罗红霉素后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期均受到显著抑制。

2.土壤植物

抗生素对土壤植物的危害主要体现在抗生素的性质及抗生素剂量上，此外，亦与土壤植物自身的品种及植物生长环境相关。研究表明，少量低浓度的抗生素可以促进植物生产，而相对的抗生素浓度过高则会抑制土壤植物生长。与此同时，同一抗生素、相同剂量，对不同植物亦有较大的作用差异。

（三）土壤动物

研究表明，诸如蚯蚓、线虫等土壤动物，它们不仅可以对土壤进行环境监测和生态毒性的诊断，更重要的还能净化过滤土壤。例如，当抗生素对土壤动物产生毒副作用时，可知此时的抗生素浓度已经很高了，极有可能已经远超过实际浓度。此外，由于抗生素的分解物在环境中随时会发生未知的迁移，从而累积于环境中，造成一定毒性，进而危害人们健康，所以，亦有必要进一步进行抗生素及其降解产物对土壤动物的慢性毒性或蓄积毒性试验，以此研究其对生态系统的间接影响。

三、展望

抗生素的大量使用，对我们生存环境和有机体造成了严重威胁，继续滥用会造成不可估量的后果。近几年来国内外对抗生素的生态环境效应的研究已有很大进展，但还存在一些问题需深入研究：（1）国内外研究中，多数试验是在较高的抗生素浓度下进行的，时间也较短，在自然条件下抗生素的影响相对来说必然是长时间低浓度的，所以需开展长时间低浓度暴露下的抗生素毒性试验研究;（2）虽然如今抗生素的去除有许多方法，但真正的处理结果并不理想，各工艺还需加深机理和技术优化，提高效率，降低成本。

参考文献：

[1]欧丹云，陈彬，陈灿祥，等.九龙江下游河口水域抗生素及抗性细菌的分布[J].中国环境科学，2013，33（12）：2243-2250.

[2]陈桂淋，苏帆，武广元.我国地下水抗生素污染及风险评估研究进展[J].广东化工，2018，45（3）：111-113.

[3]高立红，史亚利，厉文辉，等.抗生素环境行为及其环境效应研究进展[J].环境化学，2013，32（9）：1619-1633.

[4]徐永刚，宇万太，马强，等.环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展[J].生态毒理学报，2015，10（3）：11-27.

[5]郑惠东.水环境中抗生素来源及对健康的影响[J].环境卫生学杂志，2018，8（1）：73-77.

[6]孙亨博.抗生素生产中工业废水的处理方法[J].中国石油和化工标准与质量，2018，10（6）：39-41.

[7]陈凯杰.试论饮用水中抗生素去除技术研究进展[J].科技经济导刊，2018，26（8）：103-105.

[8]徐冬梅，王艷花，饶桂维.四环素类抗生素对淡水绿藻的毒性作用[J].环境科学，2013（9）：3386-3390.

[9]杨弯弯，武氏秋贤，吴亦潇，等.恩诺沙星和硫氰酸红霉素对铜绿微囊藻的毒性研究[J].中国环境科学，2013（10）：1829-1834.

[10]沈洪艳，曹志会，赵月，等.抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应[J].安全与环境学报，2015（4）：380-385.

[11]刘臻，施华宏，黄宏，等.3种抗生素对热带爪蟾胚胎发育的毒性影响[J].安全与环境学报，2011（5）：1-6.