猪粪堆肥过程中四环素类抗生素的生物转化及降解研究进展

四环素类抗生素(TCs)是畜禽养殖业中一类重要的兽药。随着畜禽养殖集约化,越来越多的抗生素经畜禽机体代谢进入环境,导致了对人类健康和生物安全等的危害。堆肥是无害化去除畜禽粪便中TCs的常见方法,能最大程度削减畜禽粪便中TCs的残留。笔者根据国内堆肥处理猪粪中抗生素残留的现状,结合国内外猪粪堆肥化技术的最新研究进展,从TCs生物转化、生物和非生物降解途径,阐述了猪粪堆肥过程中环境因子的调控、微生物群落结构与组成的变化和TCs的生物降解机制,旨在为未来畜禽粪便无害化、肥料资源化利用提供理论依据和技术参考。     

畜禽环境中抗生素的去除及其风险评估

抗生素作为饲料添加剂广泛应用于畜禽养殖业,造成养殖环境抗生素大量蓄积,尤其是在畜禽粪便中,长期的积累不仅污染养殖场内土壤环境,残留的抗生素还会随畜禽粪便进入周边水体及农田环境,威胁农作物及人体健康。目前,国内相关研究主要集中在抗生素的降解工艺及降解规律方面,而对其去除效率的影响因素及风险评价研究相对较少。笔者综述了国内外抗生素的降解转化及去除方式等的研究进展,并概述了抗生素在畜禽环境中的生态风险评估的研究现状,为抗生素的高效去除、风险预估及畜禽粪便资源化安全利用提供理论基础和技术支撑。     

畜禽养殖业主要废弃物处理工艺消除抗生素研究进展

随着集约化畜牧养殖业的不断发展,抗生素被广泛用作饲料添加剂以控制畜禽疾病和促进畜禽生长.用于畜禽养殖业中的抗生素绝大部分都不能被动物体所完全吸收,而是以原形或代谢物的形式随动物的粪便排出体外,然后通过各种途径进入到土壤和水体中,给人类健康带来巨大威胁.本文综述了好氧堆肥、厌氧发酵、高级氧化和人工湿地对畜禽粪便和养殖废水中抗生素的去除效果,重点讨论了不同运行参数对处理工艺去除抗生素的影响,最后根据现行研究仍存在的问题提出今后的工作建议,为畜禽养殖业抗生素污染的控制提供参考.     

畜禽粪便恶臭控制研究及应用进展

随着我国养殖业迅速发展,畜禽粪便污染日益凸显,其中恶臭已成为目前畜禽养殖场主要环境污染之一.因此,畜禽粪便恶臭污染控制和管理,对实现规模化养殖场可持续健康发展具有重要意义.本文重点介绍了恶臭产生的微生物过程、成分以及恶臭气体污染治理技术的研究与应用进展,讨论了恶臭异位控制和原位控制去除技术的优缺点;从安全、经济和可持续发展出发,认为恶臭原位控制技术中的微生物除臭、植物除臭和酶法除臭是今后研究的热点,并指出针对恶臭成分的复杂性,在提高单一方法除臭效率的同时可以利用多种方法组合使用,以达到更好的除臭效果.     

兽药抗生素对土壤微生物群落的影响

兽药抗生素广泛应用于畜禽养殖业,用于预防、治疗动物疾病及促进动物生长。然而,养殖过程中使用的抗生素不能被动物完全吸收,其中40%～90%以母体或其代谢物的形式排出动物体外并随畜禽粪便进入土壤环境,对土壤微生物群落结构和功能产生影响。在汇总了畜禽粪便和土壤中兽药抗生素的残留特征之后,概述了抗生素对土壤微生物群落结构和功能的影响以及微生物产生的污染诱导群落耐性。重点探讨了抗生素微生物毒性的影响因素和近年来对微生物共耐性方面的研究,并对未来的研究方向及目标提出了建议。     

抗生素抗性基因在养殖废水中的分布与去除

畜禽养殖场作为抗生素抗性基因的一个热点区,其产生的废水中存在大量的抗生素抗性基因,直接排放将会污染接受的水体.本研究以微生物固化曝气技术为核心,构建了一个包含沉淀池、一级处理池、二级处理池和氧化塘的养殖废水处理系统.采用高通量荧光定量PCR技术,探究各种抗性基因在进水、各处理池和出水中的种类、多样性和丰度的变化以及可能的影响因素.研究发现:(1)微生物固化曝气技术能有效降低养殖废水中抗性基因的种类和多样性;(2)该技术也能有效去除养殖废水中抗性基因的绝对丰度,去除率高达93.6%;(3)养殖废水出水中抗性基因绝对丰度仍高于自然水体,其直接排放仍有抗性基因污染风险;(4)畜禽养殖废水中TN和土霉素的含量与许多抗生素抗性基因总丰度存在正相关性.通过对TN和土霉素的去除或者控制使用,可以有效降低养殖废水中的抗性基因.     

浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四环素类抗生素残留

为了解畜禽粪便中抗生素残留和长期施用含抗生素畜禽粪肥的农田土壤中抗生素残留情况,采样分析了浙北地区畜禽粪便样和施用畜禽粪肥的农田土壤中3种四环素类抗生素(土霉素、四环素和金霉素)残留状况,并与未施畜禽粪肥农田进行比较.结果表明,畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素残留量分别在检测限以下至16.75、29.60和11.63mg·kg-1之间,总平均值分别为1.57、3.10和1.80mg·kg-1.猪粪、鸡粪、牛粪中抗生素残留量依次降低.抗生素高残留的畜禽粪主要采自规模化养殖场,家庭散养畜禽的粪便中抗生素含量较低.施用畜禽粪肥的农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93%、88%和93%,残留量分别在检测限以下至5.172、0.553和0.588mg·kg-1之间.施用畜禽粪肥农田表层土壤土霉素、四环素和金霉素的平均残留量分别为未施畜禽粪肥农田的38倍、13倍和12倍,说明畜禽粪肥是农田土壤抗生素的重要来源.亚表层与表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量比值分别在0.01～2.13、0.02～1.91和0.02～1.36之间,平均分别为0.64、0.65和0.56.相关分析表明,农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素残留量与土壤黏粒含量呈正相关;土壤质地越轻(黏粒越少),抗生素越易下移并积累在亚表层.     

固相萃取-高效液相色谱法测定畜禽粪便中的土霉素、金霉素和四环素

固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)检测猪、鸡和牛等畜禽粪便中土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)等四环素类抗生素.畜禽粪便采用EDTA-Mcllvaine缓冲提取液提取,并用LC-18固相萃取柱富集畜禽粪便样品中的抗生素.结果表明,采用该预处理方法,三种抗生素的加标回收率介于51.3%-93.7%之间.以0.01 mol·l-1草酸溶液/乙腈/甲醇(V/V/V=76/16/8,pH=2.5)混合溶液为流动相,在355nm检测波长条件下,三种抗生素能完全分离,且检测灵敏度较高;土霉素、四环素和金霉素的检出限分别为0.029mg ·kg-1,0.055mg·kg-1和0.073mg·kg-1采用该方法分析安徽省合肥地区的畜禽养殖场的畜禽粪便,除部分牛粪外,均有抗生素检出.     

农村固体废弃物中抗生素及耐药基因的赋存及风险管理

全球范围内抗生素抗性的传播扩散严重威胁人类健康。固体废弃物中的生活垃圾、污泥和畜禽粪便是抗生素及耐药基因的重要储库。针对新型环境污染物抗生素和耐药基因,综述了农村固废中抗生素及耐药基因的赋存和传播扩散,阐述了农村固废中抗生素及细菌耐药的生态风险、控制管理和消除方法,并结合目前抗生素及耐药基因的污染状况,对今后研究重点进行了展望。     

闽江流域畜禽粪便的污染负荷及其环境风险评价

从闽江流域畜禽养殖业现状分析入手,根据作物所需畜禽粪尿肥的最大量,估算流域各县市的畜禽污染物产生量和农田畜禽粪便负荷量,对各县市畜禽养殖粪便污染进行潜在的环境风险评价.结果表明:闽江流域大多数集约化养殖场集中分布于中上游,并有向下游扩散的趋势;流域农田畜禽粪便负荷量平均达22.95 t·hm-2·a-1;整个流域的畜禽污染已对环境产生风险,尤其是富屯溪、沙溪流域更为突出.     

兽药抗生素环境风险控制管理政策探析

抗生素作为兽药和饲料添加剂广泛用于世界各国的畜禽养殖,造成环境中抗生素/抗性基因传播扩散问题日益突出,严重威胁到生态环境和人类健康。笔者梳理了国内外在兽药抗生素登记、使用、标准以及防控计划等各环节的管理政策,从不同角度分阶段提出了我国兽药抗生素环境风险控制管理政策建议,包括:建立兽药环境监管机制,从源头控制抗生素抗性基因污染;制定兽药抗生素环境风险评估导则,从登记环节规避环境与健康风险;加快制定粪便和污水中抗生素/抗性基因的控制标准,从使用末端消除污染;加强含有抗生素的粪便处置与管理,限制抗生素/抗性基因的环境溢出;推广生态有机农业的开展,以期为我国兽药抗生素的环境管理提供基础支撑。     

抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展

随着抗生素及其抗菌产品的广泛应用,自然和人工环境中的抗生素残留带来的危害引起人们关注.本文基于最新文献,综述了国内外抗生素及其抗性基因的污染水平和来源、它们之间的关系和传播机理以及这类污染物的降解和去除技术.现有研究表明,抗生素及其抗性基因的污染已遍布水、土壤、大气等介质,而在以污水处理厂和固废填埋场为代表的人工环境中,其污染水平更高.抗生素残留诱导产生抗性基因,其在环境中传播扩散与水平基因转移(Horizontal Gene Transfer,HGT)和微生物群落结构组成有关.抗生素和抗性基因在环境中自然降解过程受基质类型、光照、温度和微生物种群等因素的影响,其中光照是影响其降解的重要因子;而在人工处理系统中,紫外消毒和生化降解对抗生素及其抗性基因有较好的去除效果,但并非全部有效.建议今后加强对特定环境中抗生素和抗生素抗性基因的扩散规律和高效降解去除等方面的机理和工艺研究,进而有效控制其环境含量,降低其污染水平.     

土壤环境中抗生素的来源、转归、生态风险以及消减对策

抗生素作为预防、治疗人类和畜禽疾病的药物或促进畜禽生长的添加剂,在世界范围内广泛使用.土壤是抗生素污染的主要归宿,因此土壤环境中的抗生素残留对土壤生态系统的危害已成为普遍关注的热点.本文在已有研究基础上,综述了土壤中不同种类抗生素的来源、转归以及潜在的生态风险,并在此基础上提出了可行的消减对策.     

海南省畜禽养殖污染及其治理分析

畜禽粪便中含有大量畜禽食粮后没有被完全转化的有机质和氮、磷、钾等营养元素,也含有可作为饲料营养物质,流失进入水体环境后会造成水质富营养化,降低河流水质功能。通过实测和估算,研究海南省畜禽养殖粪便产生的主要污染物及其对河流水体的影响情况,同时研究海南省处置畜禽粪便污染的效果。2002年海南省畜禽养殖粪便主要污染物产生量分别为:COD量50.35万t、无机氮8.87万t、磷酸盐2.26万t;主要污染物入河量分别为:COD量19861t、无机氮1953t、磷酸盐365t。目前采用的好氧与厌氧沼气化处理处置畜禽粪便与污水效果较好,COD平均去除率为89%,氨氮平均去除率为88%,总磷平均去除率为75%。国内对畜禽养殖粪便的处理处置和污染问题也有不少研究,但像此文较系统性地研究畜禽养殖粪便污染及其治理问题却为鲜见,计算与估算的方法也与其它研究有所不同。     

分子印迹技术在水环境抗生素富集中的应用进展

近年来,由于抗生素的大量使用,使得环境中抗生素的残留现象变得十分普遍.这些残留的抗生素通过多种途径进入到水环境中,会对人类健康以及水生生态系统造成危害.分子印迹技术(MIT)因其能选择性识别、有效富集和去除目标分析物,被广泛应用于水环境中抗生素的富集及检测.本文介绍了分子印迹技术的原理以及印迹聚合物的制备方法,并且总结了分子印迹聚合物在水环境抗生素富集中的应用.最后,本文对分子印迹技术在处理水体中抗生素的应用前景进行了展望.     

鄱阳湖生态经济区畜禽养殖污染负荷分析

以2011年鄱阳湖生态经济区各类畜禽养殖数量为基础,采用参数估算法估算了该区畜禽养殖产生的粪便及其中的污染物化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量,结合各县(市、区)耕地面积计算得到畜禽粪便耕地负荷量,并以畜禽粪便耕地负荷警报值评价各县(市、区)畜禽粪便负荷量的承受程度。结果显示,2011年该经济区畜禽养殖共产生3 129.42万t粪尿,83.34万t CODCr,6.97万t NH3-N,17.19万t TN,5.79万t TP,该区这些污染物产生量约占全省的40%。对畜禽粪便耕地负荷警报值的分析表明,该经济区有9个县(市、区)畜禽粪便负荷量尚未对环境构成潜在威胁,其余26个县(市、区)畜禽粪便负荷量从理论上来讲都对环境构成了潜在威胁,尤以南昌市青云谱区和九江市浔阳区畜禽粪便负荷量对环境的污染威胁最大。     

佛山市畜禽粪便排放量与农田负荷量分析

在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,根据2009年佛山市畜禽养殖数据,估算佛山市畜禽粪便产生量及其主要养分含量,并对畜禽粪便的环境效应进行评价。结果表明,2009年佛山市畜禽粪便总排放量约为332.35万t,其中以商品肉猪和鸡排放量较高,分别占总量的60.85%和14.10%。畜禽粪便中COD、BOD、NH3-N、TP和TN含量分别为97 004.17、92 782.79、7 929.77、7 850.56和18 382.88 t。农田畜禽粪便负荷量（以猪粪当量计）为74.07 t.hm-2,N、P养分负荷量分别为436.83和186.55 kg.hm-2,畜禽粪便产生的环境问题已不容忽视。     

典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移

兽用抗生素的广泛使用以及畜禽粪污还田资源化利用是农田土壤抗生素污染的重要来源,而抗生素在土壤中的迁移特性对生态环境具有潜在风险.为分析典型磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,采用室内土柱淋溶实验研究了磺胺甲基嘧啶(SM)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和甲氧苄啶(TMP)在稻田土中的淋溶规律,模拟了不同淋溶时间、不同污染程度和不同降雨p H对3种磺胺类抗生素在稻田土中纵向迁移的影响.结果表明,在雨水冲刷下,3种磺胺类抗生素的淋溶迁移性为TMPSMSM2.随淋溶时间的增长和污染程度增加,磺胺类抗生素纵向迁移能力增强,进而增加其向地下水迁移的风险.3种磺胺类抗生素在酸雨作用下更容易在土壤中吸附.     

畜禽粪便除臭及生物干燥技术研究进展

综述了近几年来国内外畜禽粪便除臭及脱水技术的研究进展,其中对生物干燥技术的发展进行了比较详细的介绍,以期推动我国畜禽粪便处理技术水平的提高。     

土壤中抗生素的生态毒性及其分子生物标志物技术的研究进展

抗生素作为抑菌或杀菌药物被广泛应用于畜禽养殖中。不能完全被机体吸收的抗生素经由畜禽排泄物直接进入环境。随着耐药基因和超级病菌的出现,抗生素产生的环境问题引起了广泛关注。土壤是环境中抗生素最主要的累积场所之一,对土壤中抗生素的生态毒性及其分子生物指示指标的研究具有重要意义。本文在总结国内外相关研究的基础上,阐述了抗生素对土壤中微生物、动物和植物所产生的毒性以及分子生物标志物在土壤抗生素污染研究中的应用,并对未来的研究工作进行了展望。