岷江上游流域土壤抗生素残留评价研究

2021-07-25马晓黎胡尧

安徽农学通报 2021年12期

马晓黎胡尧

摘要：岷江上游流域土壤中含有一定量的抗生素，在不同浓度抗生素影响下的土壤会抑制自身呼吸，土壤的氧化作用也将受到影响，并且会导致土壤外部环境的变化。因此，如何有效降低抗生素对土壤的不良作用，对保护生态环境和维持相对健康的土壤环境十分重要。提升抗生素残留整治能力，能够提升土壤中微生物活性;因此，可通过抗生素残留评定等方式，增强岷江上游地区的土壤抗生素治理效果。

关键词：土壤抗生素残留;评价研究;岷江上游流域

中图分类号 X820.4文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）12-0099-03

抗生素自问世以来，不仅在临床药学领域得到广泛应用，而且在农业土壤病虫害防治领域也有所应用[1]。抗生素作为一种常用的化学药物，在土壤中大量残留会直接影响土壤环境，尤其对农作物的影响非常明显。生物的抗药性使得农作物对抗生素的吸收能力有限，多余的抗生素还是会残留在土壤中，对土壤环境造成的影响逐渐累积加重。农作物被人食用后，人体也将直接吸收抗生素成分[2]，长此以往将可能对人体健康产生一定危害。为此，笔者针对四川省岷江上游流域地区开展专项土壤抗生素残留评价研究，为有效降低土壤中抗生素含量提供参考。

1 岷江流域土壤环境现状

1.1 土壤中粪便和尿液含量较高粪便和尿液作为动物排泄物，在农业生产领域可作为副产品加工为尿素，让农作物获得对应的C、N等营养元素，是提升农作物生命力的重要手段，使农作物的产量更高[3]。但从环境保护方面来说，当粪便和尿液超过环境的承载力，无法在空气中降解，就会对环境造成污染，进而影响周边地区土壤或河流等环境。区域生态污染事件的频发也让土壤环境保护工程需早日提上议程。

1.2 农业土壤病虫害问题日益凸显岷江上游流域地貌类型以山地为主，地形崎岖复杂。当地农田中存在较多病虫害，既影响了蔬果的正常生长，同时也破坏了周边生态环境。因此，实际种植过程中，要展开全方位的消毒与防疫工作，以有效降低病虫害对农田的不利影响;同时，对温室土壤环境采取一定的控制措施，以降低病虫害对温室大棚农作物的影响。

1.3 生态环境存在失衡风险近年来，岷江流域污染事件的频发以及土壤酸碱度失衡、地质洪涝灾害对土壤造成了次生影响，亟需在现有基础上进一步提升岷江流域的生态环境平衡性，结合农田现状开展环境专项整治行动，并通过加强沿线单位的执法力度，有效降低环境污染事件发生的概率[4]，以进一步保护岷江流域生态平衡。

1.4 沿岸农民素质有待提升岷江沿岸农民大多以农业生产作为主要经济来源，收入结构相对单一，农民素质普通偏低，使得其对于农业技术的掌握程度较低，进而导致农作物种植质量与管理效率较低[5]。因此，应由相关农业环境管理部门主导，对农民开展农业种植知识的专项培训工作，进一步加强农民对环境的认识，提升其自身农业种植知识水平。

1.5 岷江上游土壤抗生素残留仍处较高水平尽管近年来在各方共同努力下，岷江上游地区土壤抗生素残留情况有所好转，但部分农民仍对抗生素药效存在较高的依赖，认为抗生素农药杀虫效果更佳，因此在农业种植过程中依然大量使用抗生素，对土壤持续造成严重损害，进而导致土壤残留抗生素的治理难度持续上升[6]。与其他地区相比，岷江上游地区土壤抗生素防治难度偏大，在未来较长一段时间内依然会继续影响农作物生长，并制约地区经济发展。

2 岷江流域土壤抗生素残留测量

农业种植过程中使用的农药和肥料中含有多种抗生素成分，导致生态系统无法保持平衡。以四环素类抗生素為例，虽然使用四环素抗生素可有效抑制土壤病虫害问题，但四环素类抗生素本身存在副作用，会对土壤环境造成影响[7]。因此以四环素为例，研究测定土壤抗生素残留的现状和解决措施。

2.1 配制比例恰当的缓冲混合液配制一定比例的缓冲液，将微量抗生素添加到溶液中，确保抗生素与纯净水的浓度比为1∶500。该浓度的缓冲液不仅能让抗生素具备活性，还可让抗生素溶液不会完全稀释。量取对应比例溶液时，需看准对应试管刻度，确保抗生素缓冲混合液容量与浓度处于最佳值[8]。

2.2 观察土壤样本试验指标配制好缓冲混合液后，建立与土壤环境仿生度较高的培养环境，添加硫酸亚铁、氯化钠等试剂，与水充分搅拌后，调节酸碱度为中性，辅助高温杀菌技术，测定土壤在对应环境下的呼吸作用与抑制性，观察土壤样本在不同时间维度内四环素的变化情况，通过分析四环素在不同时间内含量的变化，探究初步试验结论。

2.3 检测土壤样本常见抗生素选取好对应的土壤样本后，添加对应抗生素（可根据实验需要设置不同浓度或时间），观察土壤样本常见抗生素的变化趋势，然后加入氯化钾观察与水稀释后的溶液溶质变化情况。还可在相同浓度条件下，分别添加不同量级的纯净水，以测定在不同稀释程度作用下土壤样本抗生素含量的变化趋势，也可使用光谱法测量对应值。

2.4 检测结果检测结果显示，四环素对土壤呼吸与抑制具有一定影响，若土壤中四环素浓度较高，则对应土壤呼吸作用受抑制程度也较高，且随着时间的推移，土壤呼吸速率呈先增大后减小的趋势，实验第5天左右土壤呼吸率达到峰值，土壤呼吸作用的抑制在此时达到最佳效果[9]。

3 岷江流域土壤抗生素残留评价实施策略

3.1 色谱检测法添加甲醇与柠檬酸混合溶液，将土壤样本添加到对应试管中，通过色谱检测观察对应溶液中的待测变量浓度，采用萃取与定容的方法将待提取的萃取溶质进行提炼，使用色谱仪完成测定过程。该方法可较准确检测土壤中主要抗生素的浓度变化情况。

3.2 抗生素质谱检测目前，抗生素质谱检测大多通过色谱检测法得出初步试验结论，虽然能对待测样本进行高标准检测，但相同方法在不同配比溶质与溶液的作用下，也会对检测结果产生一定影响。另外，不同抗生素的检测结果存在一定差异，部分不易检出的抗生素具有隐蔽特点[10]。

3.3 抗生素提取物有效回收率不同抗生素提取物存在差异，这与试验方法有关，比如在预先处理试验样本时适当降低基质反应的发生概率，将对改进提取物有效回收率有利。现阶段仍以甲醇作为主要脱水溶剂，因此应进一步探索新兴抗生素提取物，以提升提取物有效回收率。在不同时间维度下，抗生素提取回收率存在一定差别，一般在试验后3～5d土壤呼吸效率达到最佳值，间接说明此时土壤对抗生素提取物回收率最佳，5d后的抗生素提取物回收率呈明显下降趋势，说明抗生素本身将影响土壤的氨化，土壤中的N与O浓度也将随之变化。今后还需进一步探讨最佳吸收反应时间，帮助后续研究取得阶段性进展[11]。

3.4 抗生素加标回收指标抗生素加标回收率存在理论指标值与实际回收指标值2个不同维度的变量概念。加入对应溶质稀释后，添加溶质与高锰酸钾，使其充分反应的同时，计算对应标准溶液浓度与加标溶液浓度的比值，即将加标前后的相关指标值进行减法运算，并除去实际测定的加标回收值，即可计算出最终的加标回收指标[12]。

4 完善土壤残留评价指标的对策

4.1 改善土壤环境改善土壤中抗生素残留评价指标能够针对性地完善土壤残留抗生素的治理措施，进而有效改善岷江上游的土壤环境。现阶段土壤环境污染问题日益加剧，这不仅需要农民具备良好的土壤保护意识与土壤环境防治知识，而且还要通过降低土壤抗生素浓度来间接改善土壤环境。土壤是农作物赖以生存的家园，若生态平衡被打破，土壤酸碱性与温度指标将被破坏，进而影响农作物的正常生长，因此改善土壤环境能够充分保障农民群体利益。

4.2 维持生态平衡生态平衡的维持不仅需要保持较好的土壤环境，还需要其他生态环境参与者共同构建和谐的生态平衡，尤其是人类作为生态环境中重要的一环，更需要在经济发展过程中遵守相关规章制度，适度开发，绿色生产，减少农药、化肥的使用，进而降低环境破坏事件发生几率，用实际行动改善现阶段生态失衡局面，让人类成为生态平衡的推动者。如此，农作物也能够因生态环境的恢复而更加健康生长，食品质量和安全更有保障。

4.3 降低抗生素含量虽然抗生素可有效降低病虫害对农作物造成的不良影响，但其本身作为一种化学药物，含有一定毒性，而农民无法准确测量抗生素的使用量和使用限度，为促进农作物生长，往往过量使用抗生素，最终导致生态失衡。因此，要通过系统的培训教育，让农民具备一定的环境保护意识[13];同时，相关部门应设置抗生素指导使用量，研发更环保的防治药物等，将抗生素对土壤的不利影响降至最低，以有效保护土壤生态平衡。

4.4 优选提取液使用不同种类提取液和萃取方法也将影响最终检测结果。以抗生素为例，主要抗生素在提取与萃取过程中的反应图表存在较明显区别，不仅影响检测结果和最终试验结论，也意味着不同种类抗生素在土壤环境中的存在情况直接影响农作物对其的吸收与生长过程。选择科学配比、具有环保特性的提取液也将有效改善土壤环境[14]。

4.5 探究农田中抗生素残留水平农田中抗生素含量的高低不仅影响农作物的生长，也将影响周边居民区和农田的空气质量和水流质量。土壤抗生素残留评价指标的出现能够有效改善以往研究存在的指标不明确、测试过程不明晰等问题，采用科学合理化的检测方法清晰量化呈现农田抗生素残留情况，提升研究数据的直观性和可信度。王丽萍等[15]研究发现，低浓度的恩诺沙星（0.1mg/kg）可以促进土壤中微生物的生命活动，如生长与呼吸作用，而高浓度的恩诺沙星（2～20mg/kg）则对土壤微生物活性和有机物矿化表现出抑制作用。

5 结语

现阶段岷江上游的土壤抗生素含量仍处于偏高水平，不仅影响周边环境与空气质量，还将对农作物带来不良影响，间接造成食品安全与大气污染等问题。目前，大多数学者倾向于利用微生物对土壤中抗生素进行降解（光解和水解），利用微生物降解的可行性较强，其在环境中培养抗生素耐药菌的可能性更大。利用耐药菌产生的降解酶是今后处理土壤中抗生素污染最可行的方式[16]。因此，开展抗生素残留评价指标研究，能够有效降低土壤抗生素含量、提升土壤氮浓度和农作物质量、改善土壤环境、优化生态环境，进而实现地区农业的绿色健康发展。

参考文献

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