抗生素污染現(xiàn)狀及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

1、污染生態(tài)化學(xué)以抗生素為例講解：馬源甫2018抗生素，是指由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。廣泛應(yīng)用于人類及動(dòng)物的疾病防治、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧及水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。1隨著全球人口數(shù)量的增加和對(duì)動(dòng)物蛋白需求的增長，全球抗生素總消費(fèi)量仍在逐年增加。就目前我國使用抗生素的情況，在2013年時(shí)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過歐美等發(fā)達(dá)國家（中國162000噸、英國1060噸、美國17900噸），可以說我國無論在人用抗生素或者獸用抗生素方面， 都存在抗生素濫用現(xiàn)象。2介紹人類發(fā)現(xiàn)并大規(guī)模研發(fā)抗生素以來，導(dǎo)致大量的抗生素被排

2、入地表水環(huán)境根據(jù)抗生素的來源和受用對(duì)象，可將水環(huán)境中抗生素的來源歸納為制藥企業(yè)廢水、養(yǎng)殖廢水和生活污水許多抗生素由土壤細(xì)菌產(chǎn)生，自然環(huán)境中本身存在一定的背景值，這就是抗生素的自然來源，人類發(fā)現(xiàn)抗生素之前，天然來源抗生素處于動(dòng)態(tài)平衡。現(xiàn)今，還沒有沉淀物和水生環(huán)境中天然抗生素污染的調(diào)查報(bào)告。生態(tài)系統(tǒng)抗生素的來源自然來源人為原因抗生素生產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)人類醫(yī)用工業(yè)廢水污水處理廠糞便土壤人類水生生物地表水飲用水地下水沉積物圖1 抗生素在生態(tài)環(huán)境中的來源與歸趨 水體已成為環(huán)境中抗生素最重要的歸宿地之一。低濃度的抗生素及其代謝產(chǎn)物在水體中就會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性基因，對(duì)水生生物及人類產(chǎn)生潛在的毒性效應(yīng)。水環(huán)境中的抗生素反

3、應(yīng)遷移轉(zhuǎn)化 抗生素進(jìn)入地表水環(huán)境后，受物理、化學(xué)和生物作用的綜合影響，其行為變化十分復(fù)雜。水體中的抗生素可分為溶解態(tài)和結(jié)合態(tài)，溶解態(tài)抗生素可發(fā)生吸附、光解、水解和生物降解等反應(yīng)；溶解態(tài)抗生素被懸浮顆粒物吸附后形成結(jié)合態(tài)，某些抗生素被吸附之后還能發(fā)生一定程度的解吸，重新形成溶解態(tài)；結(jié)合態(tài)的抗生素可能發(fā)生沉降或再懸浮；此外，溶解態(tài)和結(jié)合態(tài)的抗生素在水流作用下進(jìn)行擴(kuò)散。圖2 抗生素在水體中的反應(yīng)遷移過程水環(huán)境中抗生素污染 抗生素通常與水體污染物共存，比如內(nèi)分泌干擾物，這些污染物同時(shí)存在，會(huì)形成復(fù)合污染同時(shí)抗生素的形態(tài)和毒性會(huì)有影響。 養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便和廢水是重要的抗生素污染源。由于在養(yǎng)殖業(yè)中砷、銅等重

4、金屬也通常被用作飼料添加劑，而不恰當(dāng)?shù)男笄菁S便管理可以導(dǎo)致環(huán)境中重金屬和抗生素的復(fù)合污染。 抗生素的遷移轉(zhuǎn)化與其毒性大小有關(guān)，酶在生物體中起著很重要的作用，抗生素進(jìn)入機(jī)體后，一方面在酶的催化作用下進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化；另一方面也酶的活性改變。01抗生素抑制或殺滅細(xì)菌、真菌等病原體，進(jìn)入環(huán)境后對(duì)微生物群落和具有相同或類似靶器官低等生物有毒害作用02微生物和低等生物作為生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，被破壞后直接影響生態(tài)平衡03抗生素通過生物富集在食物鏈或食物網(wǎng)中，最終對(duì)高等生物構(gòu)成潛在的威脅環(huán)境殘留抗生素的生態(tài)效應(yīng)多拉霉素影響雙翅目昆蟲的數(shù)量、環(huán)丙沙星和甲氧芐啶對(duì)甲蟲幼蟲的成活率有明顯影響紅霉素抑制反硝化細(xì)菌活性，影響

5、生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)；土霉素會(huì)降低土壤微生物群落的功能多樣性多數(shù)抗生素對(duì)藻類、水蚤、魚類等水生生物有毒性低濃度的抗生素殘留會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生誘導(dǎo)抗性基因，在食物網(wǎng)中傳播，威脅人類的健康（抗藥性金黃葡萄球菌感染）。生態(tài)效應(yīng)抑制細(xì)胞壁的合成與細(xì)胞膜相互作用干擾蛋白質(zhì)的合成抑制核酸的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制抑制對(duì)細(xì)菌的作用過程抗生素濫用對(duì)人體的危害 濫用抗生素會(huì)導(dǎo)致肝腎功能損害、菌群失調(diào)、抗生素相關(guān)性腹瀉，以及細(xì)菌的耐藥性增加、二重感染，甚至是延誤病情導(dǎo)致死亡等嚴(yán)重不良反應(yīng)的發(fā)生。 過多的使用抗生素導(dǎo)致了許多藥物無法治療的“超級(jí)感染”，如抗藥性金黃葡萄球菌感染等。 還會(huì)對(duì)抑制人體骨骼造血功能。一方面，可逆的各類血細(xì)胞減少；

6、另一方面，是出現(xiàn)不可逆的再生障礙性貧血，雖然少見，但死亡率高。檢測(cè)方法01020304微生物法根據(jù)抗菌藥物對(duì)敏感的微生物有指示作用，將提取液和標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)照，從而對(duì)抗生素進(jìn)行定量。氣相色譜法氣相色譜法選擇性和靈敏度高，但大多數(shù)抗生素具有非揮發(fā)或熱不穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以檢測(cè)常需要衍生化，延長了檢測(cè)時(shí)間，使分析誤差大。酶聯(lián)免疫吸附法基于將待測(cè)組分與抗體結(jié)合的一種檢測(cè)技術(shù)，操作簡單，樣品無需純化濃縮，但檢測(cè)時(shí)間長，抗體制作不易。液相色譜法分為液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜和液相色譜紫外（熒光）兩種，前者鑒別和分析痕量水平的物質(zhì)，并定量微量物質(zhì)，如大環(huán)內(nèi)酯類抗生 素等；后者操作簡單、成本低用。推流模型逸度模型 PhATE模型 WASP模型主題適用于擁有單一點(diǎn)源污染的小型河流，并且強(qiáng)調(diào)了水力學(xué)參數(shù)是影響水體中污染物遷移的主要因素，即水體中污染物的濃度主要受河流流量控制。WASP 模型是一個(gè)動(dòng)力學(xué)箱式模型，常被用于模擬河流、湖泊、水庫以及近海水域的水質(zhì)變化，也可用于一維、二維和三維的水質(zhì)模擬逸度模型基于逸度概念，根據(jù)質(zhì)量平衡原理，描述化合物在環(huán)境系統(tǒng)中的行為（濃度、質(zhì)量分布、反應(yīng)特