畜禽粪便中抗生素污染特征及堆肥化去除研究进展

养殖业抗生素的大量使用导致了畜禽粪便中多种抗生素残留,畜禽粪便成为了环境中抗生素污染的重要来源.本文总结了畜禽粪便中多种抗生素复合污染现状及其在土壤中的生态毒理效应,综述了堆肥化技术去除畜禽粪便中抗生素的影响因素和研究进展.堆肥化技术研究显示:针对不同种类抗生素的特性差异,控制堆肥过程的相关参数,提高堆肥化处理技术去除效果,是解决畜禽粪便多种抗生素污染问题的关键.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

微生物固化曝气技术对养殖废水的深度处理

以微生物固化曝气技术为核心的污水处理系统为研究对象,研究养猪废水中的COD、N、P、总有机碳及抗生素(土霉素、四环素、金霉素、强力霉素、罗红霉素、阿奇霉素、氧氟沙星、恩诺沙星和环丙沙星)在不同处理单元的动态变化.结果表明,微生物固化曝气技术能有效去除常规污染物,除TP外,COD和NH+4-N的出水浓度均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001);该技术对抗生素的去除效果依抗生素的种类而变,对4种四环素类抗生素-的去除率高达85%以上;对大环内酯类中的阿奇霉素的去除率为62.8%;对大环内酯类中的罗红霉素和氟喹诺酮类抗生素则基本无效.微生物固化曝气技术能有效去除总有机碳、COD、NH+4-N和四环素类抗生素,对TP和其它抗生素类,需要进一步优化处理系统的运行条件,或改善固化微生物的组成,以提高这类污染物的处理效果.     

畜禽粪便资源现状及替代化肥潜力研究:以安徽省固镇县为例

基于养殖业和种植业发展现状,综合考虑农作物种植面积、种植结构以及畜禽粪便处理技术等因素,估算固镇县分乡镇的固液粪便养分资源现状及其替代化肥的潜力。结果表明:(1)固镇县畜禽粪便中氮和磷养分量分别为11 456.93和2 954.09 t;在不施用化肥和不进行秸秆还田的情景下,各乡镇畜禽粪便的氮、磷供给量均未超过作物氮、磷养分需求量。(2)情景模拟表明,情景C(固体粪便收集后尽快经堆肥加工为有机肥,液体粪便收集生成沼气后其废物本地还田利用)为最佳模式,氮和磷的有效供给量分别为8 948.78和2 642.37 t,分别占作物氮、磷需求量的34%和54%,表明固镇县有足够的农用地消纳畜禽粪便,亟需改进畜禽粪便处理工艺,提高粪肥替代化肥潜力。(3)在情景C下,畜禽粪便中氮、磷养分替代化肥潜力为4 715.04和1 247.07 t,仲兴乡、任桥镇、刘集镇和杨庙乡替代化肥潜力最大。研究结果可为固镇畜禽养殖业发展规模的确定和畜禽粪便资源化利用提供决策支持。     

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。     

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。     

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。     

兽用抗生素在土壤环境中的行为及其生态毒理效应研究进展

目前全球至少有70%左右的抗生素被用于畜牧业和水产养殖业,这些抗生素大多不能被动物完全吸收,以母体或代谢物的形式排出动物体外的抗生素约占用药量的40～90%,排出体外的抗生素大多随粪便等进入环境尤其是土壤环境中并在其中累积.为了明确兽用抗生素对环境中生物等的影响,合理评价兽用抗生素的环境风险,论文就土壤环境中兽用抗生素的来源,兽用抗生素在土壤环境中的吸附、迁移、降解以及对环境中生物的影响等方面进行了综述,在此基础上提出了今后的重点研究方向.     

我国水环境中抗生素赋存、归趋及风险评估研究进展

近年来,抗生素药物在医疗和畜禽养殖业中大量使用,并通过废水、排泄物等方式进入水环境,对人体和生态环境造成潜在威胁.本文对我国抗生素的使用及环境污染状况进行了概述,总结了我国水环境中抗生素浓度多处于ng·L~(-1)级,且呈现出北高南低、东高西低的分布特征.分析了水环境中抗生素的迁移转化途径及其生物毒性,渤海湾、海河及小清河抗生素风险熵值高于100,生态风险较高.最后,结合水环境中抗生素危害,提出了现阶段抗生素研究建议.     

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.     

基于污染物削减效果和成本的农业面源污染控制技术优选——以太湖地区为例

农业面源污染控制既要考虑技术对污染物的削减效果,也要兼顾工程建设-运行成本.以我国近20 a来农业(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)面源污染控制具有代表性的73种技术为对象,根据指标(总氮、总磷、氨氮、COD削减率,建设成本,运行成本)完整性等因素初步选择了12种技术,采用层次-灰色关联度法选择兼顾污染物削减率和成本的最适技术.结果表明:种植业污染控制技术中以农田排水植物-微生物复合处理技术为最好,其次是生态拦截沟渠技术;畜禽养殖业面源污染控制技术中以养殖废水土地渗滤处理系统为最好,其次是人工湿地技术;水产养殖业污染控制技术中以组合填料序批式生物膜法为最好,其次是生物-生态复合处理技术.针对太湖地区实际情况,生态拦截沟渠技术更适合该地区农田排水污染控制,土地渗滤处理系统可用于太湖上游地区畜禽养殖业废水处理,组合填料序批式生物膜法可以用于水产养殖排水处理.所提出的层次-灰色关联度法可满足兼顾污染物削减和工程建设-运行成本的面源污染控制技术比选和决策需求.     

磺胺类抗生素污染现状及其环境行为的研究进展

抗生素广泛应用于医疗、畜牧业和水产养殖业,但过量使用可对环境产生危害.磺胺类抗生素是一类常用的兽用抗生素,具有成本低、抗菌谱广等特性,能预防动物疾病和促进机体生长,被广泛应用于世界各地.然而,磺胺类抗生素难被机体吸收,常随粪便和尿液排出体外,继而发生一系列的环境行为,并造成环境污染.本文介绍了抗生素的分类、来源及危害,重点阐述了磺胺类抗生素的国内外污染现状、环境行为和毒性效应,为后续治理抗生素污染提供基础资料.