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。     

环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展

近年来,越来越多的抗生素类药物用于在医疗、畜禽和水产养殖业。由于其机体代谢率低,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中,造成抗生素在水体和土壤等环境介质中的残留。这些残留的抗生素会导致潜在的环境风险,其中最严重的是会诱发和传播各类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),进而对人类健康产生威胁。本文介绍了环境中抗生素的来源,归趋和残留状况,并且对其所引起的生态毒性效应以及ARGs进行总结,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。     

畜禽抗生素对植物的生态毒理效应综述

随着畜禽规模化养殖的发展,畜禽抗生素用量不断增加,且随着畜禽粪便扩散到土壤、水体中;植物吸收、积累并转化抗生素,从而对植物生长和生理代谢产生影响。本文综述了畜禽抗生素应用及污染现状,详述了近年来四环素类、磺胺类和喹诺酮类等畜禽抗生素对大田作物、蔬菜果树、湿地植物、农田杂草、水生植物及藻类的种子萌发、根、叶的形态和生理代谢的生态毒理效应的研究进展,着重综述了畜禽抗生素对这些植物光合作用和抗氧化系统的生态毒理效应的研究进展。以期为污水的植物修复、粮食蔬菜的生物安全以及生态环境安全提供科学依据。     

抗生素在地下水系统中的环境行为及生态效应研究进展

抗生素在环境中的残留已引起广泛关注。随着对地下水污染的报道日益增多,抗生素对地下水系统的潜在影响不容忽视。本文系统地阐述了地下水中抗生素的来源、污染水平及迁移转化规律,总结了抗生素对地下水微生物群落的影响以及抗生素诱导产生的抗性基因的潜在污染趋势。因地下水赋存隐蔽,一旦污染难以及时察觉,抗生素进入地下水系统后易长期残留。目前,针对抗生素及抗性基因在地下水系统中的环境行为及生态效应研究还十分有限,本文据此指出了当前形势下开展相关研究的必要性,并对今后的研究方向进行了展望。     

高氯酸盐环境行为与生态毒理研究进展

高氯酸盐是一种无机污染物质,其特点是扩散速度快、稳定性高、难降解,较低浓度的高氯酸盐可干扰甲状腺的正常功能,从而影响人体正常的新陈代谢,阻碍人体正常的生长和发育,其环境污染问题已引起了人们高度关注,成为近年环境科学和医学的研究热点.文章在介绍高氯酸盐的理化性质和用途的基础上,综述了各地水体环境、饮用水以及牛奶、蔬菜等食品中高氯酸盐的污染现状,发现很多国家境内都存在不同程度的高氯酸盐污染,高氯酸盐在中国环境中也是普遍存在的,在污水淤泥、水稻、瓶装饮用水和牛奶中均能检测到;初步探讨了高氯酸盐在土壤和水体中的环境行为,认为环境中高氯酸根离子的降解主要是生化降解,微生物在其降解过程中起主要作用;综述了高氯酸盐对植物、动物、微生物和人体的急慢性毒性效应,指出自然环境中的高氯酸盐浓度很有可能具有慢性毒性;最后就高氯酸盐在生态环境中的检测方法和生物降解等研究前沿进行了展望,为今后高氯酸盐的使用、污染预防及治理提供参考.     

氟喹诺酮类抗生素环境行为及其生态毒理研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是治疗人和动物细菌性感染的高效广谱抗菌药,随着氟喹诺酮类抗生素在禽畜养殖业的广泛使用,由此引起的环境污染受到人们的关注。本文综述了氟喹诺酮类抗生素在水体、土壤/沉积物中的污染现状、吸附降解环境行为及其生态毒理研究进展。FQs抗生素的环境行为和风险应从环境多介质层面进行评估,同时应加强对生态毒性机理以及与其他环境污染物的联合毒性效应的研究。     

农药在土壤环境中的行为研究

农药的迁移转化对土壤环境质量的变化有着重要的影响。文章从土壤环境中的农药出发,探讨了土壤中农药的转化过程,阐述了农药在土壤中的吸附与解吸行为以及各种因素对农药转化的作用,并提出了对农药行为的新的研究方向。     

邻苯二甲酸酯的环境污染和生态行为及毒理效应研究进展

邻苯二甲酸酯作为产品改性剂被广泛应用于食品包装、建筑板材、医疗器械等产品中,由于PAEs与塑料分子难以形成强力的共价结合,造成其不断泄露至脂溶性环境中,在基质接触和食物网传递作用下,PAEs被各种生物体蓄积并表现出一定的内分泌干扰效应。文章以PAEs的物化性质及其在大气、水体、土壤中的污染现状为研究基础,介绍了PAEs的生物体蓄积水平与代谢路径,并分别从水解、光解及生物降解3个角度展示了PAEs的环境降解过程与机理;此外,结合实验室报道及社会调查,深入探讨了PAEs的环境激素效应,"致癌、致畸、致突变"效应,酶与激素毒性;最后,基于当前PAEs在毒理分析、降解途径及环境暴露统计研究上的不足,指出需进一步进行复杂食物链毒性积累与放大研究,发展PAEs的生物治理与削减技术以及进行PAEs环境暴露水平调查,确定全面合理的环境标准限值。     

丙烯酰胺生态毒理行为研究进展

丙烯酰胺(AM)是一种重要的化工产品,在不同领域均有广泛的应用,其生态毒理行为一直是人们关注的焦点.论文从AM的理化特性出发,概述了AM在生物体内的行为,探讨了AM对生物体的危害,分析了AM在环境中的归宿,提出了AM的预防措施,为今后AM的使用、治理及预防提供了一定的参考和依据.     

抗生素环境行为及其环境效应研究进展

抗生素作为一类抗菌性药物广泛用于预防和治疗人类和动物疾病,并且在畜牧和水产养殖业中用于促进动物的生长.进入人和动物体内的抗生素不能被生物体完全吸收,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中.抗生素是环境中一类新型污染物,由于其使用量大和诱导产生抗生素耐药菌株,对人类健康和生态环境构成威胁,近年来受到日益广泛的关注.抗生素诱导产生的抗性基因(ARGs)也已经被定义为环境中一类新型污染物.本文介绍了抗生素的使用现状、环境来源以及不同环境介质中抗生素的分析方法和污染现状,并且对其吸附降解行为、毒性效应以及ARGs进行了讨论,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.在今后,应该更加系统地研究环境中抗生素的污染现状及其迁移转化等行为;开展低剂量长期慢性毒性和复合毒性效应研究;加强对环境中ARGs的污染现状和环境行为研究.     

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。     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

抗生素类兽药对植物和土壤微生物的生态毒理学效应研究进展

规模化养殖快速发展,常使用兽药来防治各种禽畜病害,导致大量兽药随动物粪便排出体外.含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田而造成土壤污染,对人类健康和生态系统产生潜在危害.养殖业使用的主要兽药种类为抗生素类药物,且用量逐年增加,目前土壤中兽药残留浓度范围为μg·kg-1级到g·kg-1级.在总结国内外及本课题组相关研究的基础上,论文较为系统地概述了兽药对植物生长和土壤微生物群落功能和结构的影响,探讨了今后兽药生态毒理学研究的主要方向.抗生素类兽药对植物和土壤微生物群落的影响受兽药种类、土壤因子(如有机质含量、矿物类型等)的影响.植物吸收抗生素类兽药可能是主动吸收过程,且大量在植物根系内累积,同时也可在植物地上部累积.抗生素类兽药极易诱导产生大量抗药菌,并可能诱导产生群落抗性(Pollution-Induced Community Tolerance,PICT),将对包括人类在内的生态系统健康产生深远影响.     

抗生素的环境残留、生态毒性及抗性基因污染

抗生素的环境污染与生态毒害问题近年来引起了极大的关注.在总结国内外相关研究基础上,对环境中几种典型抗生素(四环素、土霉素、氯四环素和磺胺类等)的污染源以及在水和土壤环境中的残留与污染水平进行了分析;对抗生素的污染生态毒性最新研究进展给予了评述;对抗生素抗性基因在环境中可能的暴露途径进行了探讨,指出应将抗生素抗性基因作为一类新的环境污染物.鉴于我国抗生素污染的严峻事实,建议应从国家层面上尽快开展有关抗生素环境污染和生态毒害机理的系统研究.     

抗生素对微生物的联合与低剂量毒性研究进展

目前抗生素已成为一类不可忽视的环境污染物,它在环境中呈"混合-持久-低剂量"的暴露特征。因此,研究抗生素毒性效应,特别是它的联合毒性以及低剂量下毒性兴奋效应,对抗生素污染物生态风险的评价极其重要。以抗生素联合毒性的研究进展为主线,重点概述了抗生素二元混合物的急性和慢性联合毒性研究,指出了抗生素混合物间存在相互作用,它们的联合毒性并非表现为简单的加和或独立效应,且抗生素急性-慢性联合表现出的毒性效应也存在差异;发现了不仅单一抗生素具有Hormesis效应,低剂量抗生素二元混合物也具有Hormesis作用。但目前低剂量抗生素二元混合物对微生物的毒性兴奋效应研究较少,其毒性兴奋效应的预测和评价还有待进一步完善,以期为环境中抗生素的联合生态研究和风险评价提供理论依据。     

典型四环素类抗生素对土壤微生物及植物生长的影响

四环素类抗生素(TCs)在畜禽养殖中的大量使用甚至滥用,导致其在动物粪便中高浓度残留。随着畜禽粪便有机肥的农田施用,TCs持续进入土壤并且不断累积,由此带来的土壤生态危害和健康风险值得关注。以四环素(TC)、土霉素(OTC)为研究对象,采用室内培养试验法,考察2种典型TCs对土壤微生物、酶活性的影响及对植物生长的毒性作用。结果表明,低浓度TC和OTC作用下,土壤细菌和真菌数量即显著降低,土壤细菌较真菌对TCs的污染更为敏感。除TC对土壤酸性磷酸酶和OTC对土壤过氧化氢酶活性主要表现为激活作用外,总体上TC、OTC作用后土壤酶活性呈低浓度促进、高浓度抑制的变化趋势。80 mg·L~(-1)的TC、OTC暴露下,绿豆芽芽伸长被显著抑制,并且随着抗生素浓度的增大,绿豆芽伸长抑制率大幅升高。相同浓度、相同暴露时间条件下的TC对绿豆芽伸长的毒性大于OTC。     

构建土壤生态筛选基准的技术关键及方法学概述

土壤生态筛选基准是指为了对陆地生物及关键的土壤生态功能提供适当保护而制定的土壤中污染物的浓度限值,污染物浓度超过此值,需对土壤采取进一步的风险评价行动或污染控制措施.论文综述了当前国际上土壤生态筛选基准的发展现状,系统阐述了制定土壤生态筛选基准的方法学及4个基本步骤:数据收集、适用数据的选择、基于效应的数据外推与阈值估算和筛选值的最终确立,并对构建适于我国使用的土壤生态筛选基准时可能会遇到的关键问题进行了讨论.     

深圳铁岗水库水体中抗生素污染特征分析及生态风险评价

近年来水体中不断被检出的抗生素逐渐成为研究者关注的焦点。许多国家的河流、湖泊、地下水中均检出了抗生素残留。目前国内外关于抗生素污染特征的研究主要集中在河流、河口湾和污水处理厂等水环境中,对于抗生素在饮用水源地水体中的污染状况研究极少。利用高效液相色谱-串联质谱技术（HPLC-MS/MS）检测分析了5类典型抗生素在深圳铁岗饮用水源地型水库中的污染特征。结果表明,9种目标抗生素中,有8种在铁岗水库水体中被检出,浓度范围为1.1～203 ng·L^-1,其中,林肯霉素检出浓度最高,红霉素次之,阿莫西林未检出;入库支流抗生素污染程度普遍高于铁岗水库,其中大官陂河中抗生素质量浓度最高（277.0 ng·L^-1）,九围河次之（196.4 ng·L^-1）;枯水期抗生素浓度高于丰水期。采用风险商值法初步评价的结果表明,枯水期时料坑水中红霉素、大官陂河中磺胺甲噁唑和林肯霉素,以及丰水期时九围河中林肯霉素的生态风险商（RQ）均大于1,对生态环境具有高风险;风险简单叠加模型计算结果显示,枯水期时料坑水、塘头河、大官陂河以及丰水期时九围河中抗生素的联合毒性风险商（RQsum）均大于1,对生态环境可能会产生较高的风险。     

典型抗生素与群体感应抑制剂对费氏弧菌的三元慢性联合毒性

群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitor,QSIs)广泛应用之后与环境中现有抗菌药物共存的趋势不可避免。为了评价QSIs和现有抗菌药物共存所引起的生态环境效应,本文以费氏弧菌(Vibrio fischeri)作为模式生物,磺胺类抗生素磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺类增效剂甲氧苄嘧啶(TMP)和群体感应抑制剂4-溴-5-溴亚甲基-2(5氢)-呋喃酮(FC-30)为研究对象,测定了以上3个化合物对Vibrio fischeri的单一/混合慢性毒性效应。单一慢性毒性结果表明,3个化合物的毒性大小如下:FC-30SCPTMP,混合慢性毒性结果表明三元混合体系联合效应为拮抗。进一步分析可知,SCP+FC-30和TMP+FC-30两个混合体系的拮抗作用是三元混合体系为拮抗效应的根本原因。最后指出,因为SCP、TMP和FC-30的三元混合体系是拮抗作用,所以从环境生态风险角度分析,三者联合用药对环境的影响小于单一用药。