中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）第34卷第1期JOUＲNAL OF THE GＲADUATES VOL.34ɴ12013SUN YAT-SEN UNIVEＲSITY（NATUＲAL SCIENCES、MEDICINE）2013土壤与水体环境中典型抗生素的研究进展*王晓阁(中山大学环境科学与工程学院，广东广州510275)【内容提要】抗生素大量使用于人类医疗和畜禽养殖，其大部分以原形或是代谢物随粪尿排出，人类和畜禽使用的抗生素最终会进入环境，成为新型污染物和前沿研究课题。

含抗生素的畜禽废物作为有机肥或含抗生素的污水进行灌溉，可能造成土壤特别是农作物的抗生素污染，并产生与动物性食品抗生素残留超标以及植物性食品农药残留超标一样的人体健康风险。

水环境中药物与个人护理用品(PPCPs)的残留问题是当前环境领域的研究热点，抗生素对水环境中污染和它们潜在的生态危害已经引起国内外的广泛关注。

本论文主要对土壤中以及水体环境中典型抗生素进行研究。

【关键词】抗生素;残留;生态危害;研究发展1前言1.1典型抗生素简介人们很早就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用，这种现象称为抗生。

1929年Fleming发现了青霉菌产生青霉素，随后由Florey和Chain把青霉素用于临床医药。

由于最初发现的一些抗生素例如青霉菌产生的青霉素，灰色链丝菌产生的链霉素，主要对细菌有杀灭作用，所以称为抗菌素。

但是随着抗生素的不断发展，抗病毒、抗衣原体、抗支原体，甚至抗肿瘤的抗生素也陆续发现并用于临床。

鉴于“抗菌素”早已越出了抗菌范围。

因此，现代抗生素的定义为：由某些微生物产生的，或者人工化学合成的，能抑制微生物和其他细胞增殖的化学物质叫做抗生素（antibioties）［1－2］。

抗生素分为天然品和人工合成品，前者由某些微生物在生长繁殖过程中产生的，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分人工合成产品或者完全由人工合成的产品。

目前常见的抗生素类型包括：（l）四环素类：抑制细菌蛋白质合成，广谱抗生素，由链霉菌发酵产生。

对畜禽呼*收稿日期：2013－03－25作者简介：王晓阁，女，1989年，中山大学环境科学与工程学院研究生;E-mail:wangxiaoge．friend@。

土壤与水体环境中典型抗生素的研究进展吸系统疾病和家畜的细菌性腹泻非常有效，连续低浓度投药有较好的促生长效果，而且还能促进产蛋和增加泌乳量。

其属人畜共用抗生素，易产生抗药性。

常用四环素类抗生素有四环素、土霉素和金霉素等。

（2）哇诺酮类：又称毗酮酸类或毗咤酮酸类，是一类合成抗菌药。

广谱抗生素，细菌对本类药物发生耐药突变的机率低，无交叉耐药性。

与头抱菌素类药物相比，抗菌作用相似，但价格便宜；不良反应少。

常用品种有诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、依诺沙星、洛美沙星等。

（3）大环内酷类：抑制细菌蛋白质合成，主要抗革兰氏阳性菌。

此类抗生素主要从肠道中吸收，能产生交叉耐药性，代表物有泰乐菌素、红霉素、螺旋霉素等。

（4）磺胺类：抑制细菌叶酸代谢，干扰细菌核酸和蛋白质的合成，广谱抗生素，抗球虫。

代表物有磺胺啼咤、磺胺二甲基啼咤、磺胺间甲氧咯咙等。

（5）β—内酞胺类：抑制细菌细胞壁的合成，抗革兰氏阳性菌。

这类药物品种最多，治疗病种最广，是疗效最好的抗感染药。

主要包括两部分：①青霉素，最早的β—内酞胺类，其疗效确切、价格低廉。

常用的品种有青霉素钠、青霉素钾、氨节西林钠、阿莫西林、呱拉西林、青霉素V钾等。

②头抱菌素，这类药物疗效高，毒性低，过敏反应较青霉素类少，广泛用于各类感染性疾病。

常用品种有头抱氨节、头抱轻氨节、头抱哇琳钠、头抱拉定、头抱曲松钠等。

（6）氨基糖营类和氨基环多醇类：抑制细菌蛋白质合成，抗革兰氏阴性菌。

这类药物在肠道内不易被吸收。

常用品种有链霉素、庆大霉素、卡那霉素、阿米卡星、小诺米星等。

（7）其他常用抗生素：用于抗细菌的去甲万古霉素、磷霉素、卷曲霉素；用于抗真菌的灰黄霉素、制霉菌素、克念菌素；用于抗肿瘤的丝裂霉素、阿霉素；用于免疫抑制作用的环饱素等［1］。

1.2抗生素的使用现状由于抗生素可用于治疗各种感染性疾病，有的人就将抗生素作为万能药，不管得了什么病，都用抗生素治疗，造成一些滥用抗生素的情况，使细菌的耐药性不断提高，给临床治疗造成严重困难。

另外，对家禽使用抗生素可以预防疾病，在家禽的喂养中添加抗生素可以促进家禽快速生长。

在食物工业中，抗生素还可以用作防腐剂。

（1）人用抗生素一直以来，中国都是世界上抗生素滥用情况最严重的国家之一。

我国药物处方中抗生素占70%，与西方国家30%比例相比，反映了我国抗生素滥用情况严重。

德国1994年的医用抗生素总用量约为1831吨，其中青霉素约624吨；1995年月一麦医用抗生素总量为3717吨。

此外，大量家用抗生素由于过期而被随意丢弃，可能造成污染。

据估计，在德国，每年有大约20% 40%的抗生素被丢弃［3］。

近10年，人用抗生素的使用情况发生了较大变化。

Β—内酞胺类、哇诺酮类、大环内醋类、林可酞胺类抗菌药用量显著增加，而青霉素类药品用量大幅减少。

喳诺酮类药物具有抗菌谱广、抗菌活性强、给药方便、不良反应小等优点，且一该类药物通常与其他抗生素作用机制不同而无交叉耐药性。

近几年来，哇诺酮类用量己接近青霉素类，超17中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）二○一三年第一期过大环内酷类。

（2）兽用抗生素20世纪40年代以来出现的各种抗生素及其所显示的快速高效的治疗效果，诱使人们不但将其用于动物疾病的治疗，而且很快添加到动物饲料或饮用水中用于非治疗性的防病和促生长目的，称为药物性饲料添加剂（MFAs）（简称“药物添加剂”）。

在兽用抗生素中，土霉素和四环素等四环素类抗生素是应用最广泛、使用量最大的一类抗生素。

药物添加剂无论在试验或生产条件下均呈现显著的应用效果，主要表现为发病率及死亡率下降、促生长、提高饲料利用率、改善产品品质（如提高瘦肉率）等，生产性能提高10%以上。

近年来，随着集约化畜牧业以及配合饲料工业的发展，四环素类、大环内酷类、青霉素类、氨基糖类和磺胺/甲氧节氨嚓咤类抗生素作为饲料添加剂等越来越被广泛地应用于畜禽养殖业和水产养殖业中。

据统计，美国2000年抗生素的用量约为16200吨，约70%用于畜牧水产养殖业；澳大利亚每年抗生素36%用于人类，8%用于兽药，56%混入饲料当中；我国每年约生产700吨哇诺酮类抗生素，一半以上用于养殖业。

现代水产养殖业中有相当数量的抗生素被用于防治鱼类疾病和加快鱼类生长。

投放到水中未被食用及食用后又随排泄物进入水体中的抗生素会在底泥中形成蓄积性污染［4］。

可见，在农村畜禽及鱼类等养殖业中，滥用抗生素的问题则更严重。

1.3抗生素的环境归宿人和动物服食的抗生素在发挥药效后，同多数药物一样，不能被机体完全代谢。

而兽药使用后通常也只是少部分以原形或代谢物的形式残留在动物体内，形成动物性食品（肉、奶、蛋及其制品）兽药残留，大部分（80%左右）残留在粪尿等畜禽废物中，用作有机肥进入土壤后渗入地下水形成污染。

这些抗生素大多以原形和活性代谢产物随粪便排入环境中，作为环境外源性化学物对环境生物及生态产生广泛而深远的影响，并最终可能对人类的健康和生存造成不利的影响。

27土壤与水体环境中典型抗生素的研究进展抗生素生产过程排出的废水、动物粪便、未使用药品或过期药品的丢弃、生产和运输过程中的意外泄漏等都会使抗生素进入环境。

其中，畜用抗生素大部分通过粪尿等排出体外，含有大量抗生素的动物粪便，可能作为肥料直接用于农田，粪尿中未降解的药物原形或生物活性代谢物就会通过它们在土壤体系中的移动性进入地下水。

污水处理厂的污泥作为肥料或是污水进行灌溉用于土壤，利于有机物和养分的重复利用，但是人用抗生素随粪尿被排入下水道后进入污水处理厂，污水处理厂不能完全去除抗生素，并且一些抗生素化合物可能被污泥吸附，抗生素污染的污泥直接施加反而会引起反效果。

水产养殖业中，药物作为饲料添加剂被直接投加到水中，其70%左右的药物不是被鱼类食用，而是进入环境。

1.4抗生素对人类健康的影响传统的饮用水和污水处理厂没有针对抗生素的专门处理工艺，现有的处理工艺也并不能完全去除抗生素，并且目前现有的消毒技术对抗生素的影响还缺乏研究，抗生素及其衍生物可能通过饮用水对人体健康造成威胁。

抗生素在畜禽和水产养殖中的大量使用，使得在肉、蛋、奶和水产品等食品中残留着不同浓度的抗生素。

对人体健康的潜在危害甚为严重，而且影响深远。

其主要表现在：（l）毒性损伤。

食品中抗生素残留对人类引起的急性中毒事件相对很少，但药物残留可通过食物链长期富集。

当人体长期摄入残留某种药物的食品后．可导致该药物在体内蓄积，最终引发毒性损伤。

氯霉素可引起再生性、障碍性和溶血性贫血；青霉素、链霉素、磺胺类药物易使人产生过敏和变态反应；哇乙醇是基因诱变剂；吠喃哇酮可引起溶血性贫血、多发性神经炎和急性肝坏死等；四环素类可抑制幼儿牙发育和骨骼生长；链霉素等氨基糖普类抗生素损伤听神经和肾功能。

（2）变态反应或过敏反应。

在水产养殖中经常使用的磺胺类、四环素类、哇诺酮类和某些氨基糖普类抗生素是很易引起变态反应的品种。

当这些抗菌药物残留于水产动物性产品中进入人体后，就使得敏感个体致敏，产生抗体。

当这些被致敏的个体再次接触这些抗生素时，则会引发变态反应或过敏反应。

在临床上轻者表现为有搔痒的尊麻疹、恶心呕吐、腹痛腹泻，重者表现为血压剧度下降、迅速引起过敏性休克，甚至死亡。

（3）三致作用，即致癌、致畸、致突变作用。

近来的研究认为长期使用硝基吠喃类药物（如吠喃哇酮、吠喃西林）除了会对肝、肾造成损伤外，同时具有致癌作用和致畸、致突变效应［5］。

2土壤中典型抗生素的研究概况2.1土壤中抗生素的研究近年来，抗生素在环境中的行为及其可能造成的负面影响也被逐渐重视。

90年代后期，愈演愈烈的抗生素滥用现象己经达到严重的程度，使这一问题得到关注。

抗生素对环境的危害主要是慢性、远期和累积性的，与许多有害的外源性物质如持久性有机污染物（POPS）具有相似性。

虽然部分研究表明抗生素类药物在环境中的浓37中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）二○一三年第一期度为痕量，与其显著作用浓度相差甚远，但对POPS的研究提示我们，简单外推化合物在高浓度下的急性毒理特征，并不能说明其在低浓度下的生物效应，化学品的低剂量、长周期暴露也可以在个体或生态层次中起负面效应。

国际权威刊物《科学》就报道了引起人们震惊的发现：自来水中一些农药的含量虽然均未超标，但多种农药在协同作用下引起了小青蛙性别的改变［6］。

某些植物（包括农作物）能够大量吸收累积抗生素，通过实验研究从黄瓜中检测出左咪哇和甲氧节氨嗯咤，在胡萝卜中检测出二嗦农、恩诺沙星和甲氧节氨日密咤。