典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险.本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估.结果 表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115 μg·L-1、423 μg·kg-1(湿质量)和57 μg· kg-1(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L-1、1.78x104 μg·kg1(湿质量)和3.16×103μg·kg-1(湿质量).淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险.研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据.     

氧化石墨烯纳米颗粒对抗生素类污染物吸附特征及影响因素

本文通过吸附动力学和吸附等温线探究了氧化石墨烯(GO)纳米颗粒对3种典型的四环素类抗生素(即四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC))吸附特征.结果表明,伪二级动力学模型可以很好的拟合吸附动力学的结果,吸附速率可能受化学吸附控制.吸附等温线的结果显示GO对3种抗生素均有较高的吸附能力,且吸附能力依次为：CTC>OTC>TC.这主要是由于四环素类抗生素可以通过π-π作用、阳离子-π键、疏水作用以及静电作用等机制与GO产生结合.此外,四环素类抗生素在GO上的吸附行为与背景溶液的水化学条件(如pH、离子强度和二价金属离子)密切相关.总体来讲,由于静电斥力的增强,抗生素在GO上的吸附量随着背景溶液pH值的升高或离子强度(NaCl)的增加而降低,这主要是由于静电引力和吸附点位的减少所致;二价阳离子(Cu²⁺)可以通过表面桥连作用,显著促进抗生素在GO上的吸附.本研究结果清楚地表明抗生素本身的化学性质和背景溶液的水化学条件在GO去除抗生素的过程起着重要作用.     

磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌联合突变效应的研究

抗生素的滥用造成的环境安全问题已不可忽视,关于抗生素联合毒性效应研究较多,但联合突变效应研究较少。因此,本文以大肠杆菌为受试生物,研究了2种磺胺类抗生素(磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ))和3种四环素类抗生素(二甲胺四环素(MH)、盐酸四环素(TH)和盐酸强力霉素(DH))单一及联合暴露时对大肠杆菌的突变效应。结果表明:在单一暴露下,磺胺类抗生素会促进大肠杆菌的突变效应,四环素类抗生素没有明显的促进作用;联合暴露下,磺胺类抗生素对大肠杆菌突变效应为相加,磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌突变效应为拮抗。本研究初步探索了抗生素对大肠杆菌的联合致突变风险,为今后环境中抗生素混合暴露的生态风险评价和抗生素污染控制标准制定提供一种理论支撑。     

九龙江沉积物主要组分对四环素类抗生素吸附性能对比

沉积物作为一种重要的水体环境介质,因其复杂的组成结构和时空差异性而具有巨大的研究前景,抗生素滥用引起的环境污染同样引起了广泛关注。四环素类抗生素(TCs)形态结构复杂,能够以多种方式被沉积物吸附。为了更深入地了解四环素类抗生素在河流中的迁移转化规律,以四环素和土霉素作为研究对象,采用选择性萃取方法分离出九龙江沉积物中起主要吸附作用的组分(铁氧化物、锰氧化物、有机质)并获得各组分的含量,运用等温平衡吸附法在TCs与沉积物质量比为0.01~0.06范围内进行吸附试验,利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程拟合吸附过程并进行统计分析,从而研究各组分对TCs的吸附特征、能力和吸附贡献量。结果表明,沉积物及其主要组分对TCs的吸附过程特征符合Langmuir吸附等温方程,相关系数达0.95以上;沉积物中各组分对TCs的吸附能力大小顺序为锰氧化物有机质铁氧化物残渣态;各组分对TCs的绝对吸附贡献量大小顺序为锰氧化物残渣态铁氧化物有机质。其中,锰氧化物在沉积物中所占比例较小,只有0.05%,却对TCs的吸附贡献率最大(56%),所采集的九龙江典型沉积物对TCs的吸附起最主要和关键作用的组分是锰氧化物。不同地理位点的沉积物理化性质差异很大,对TCs的吸附能力与锰氧化物含量有一定的相关性,这验证了前述结论。     

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.     

中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展

四环素类抗生素由于其广谱性和价格低廉被广泛应用于畜禽养殖及水产养殖业,但这些抗生素却不能完全被机体吸收,而大部分以原形或代谢物形式经粪便排出体外,并随着粪肥农用最终在土壤中吸附累积,造成污染,进而危害农业土壤生态安全。农业土壤四环素抗生素污染已成为当前农业环境污染及生态安全研究的热点之一,为更确切全面地评估四环素抗生素对中国农业土壤的污染和危害,文章对该物质在农业土壤中的污染现状和来源分析进行综述,旨在为中国农业土壤抗生素污染防治和环境风险评价提供科学依据。据文献报道,中国农业土壤普遍检出四环素类抗生素,其中土霉素、金霉素和四环素的质量分数分别为0~8 400、0~5 520和0~2 450μg·kg~(-1);部分样点土壤中四环素类抗生素的含量超出了兽药国际协调委员会(VICH)筹划指导委员会提出的土壤抗生素生态毒害效应的触发值(100μg·kg~(-1)),具有一定生态风险。研究表明,相对四环素,土壤残留的土霉素和金霉素生态风险较高。此外,文献调研指出,中国农业土壤四环素类抗生素主要来源于畜禽粪肥的施用。一般情况下,粪肥施用量越大,施用时间越长,土壤残留四环素类抗生素的含量就越高。通过对近10年中国农业土壤四环素类抗生素污染现状研究进展的综述,以及对中国农业土壤四环素类抗生素污染特征和主要来源的剖析,提出今后应进一步重视对区域尺度上农业土壤抗生素输入量的调查和污染源的解析;并将"土壤-作物-周围水体"作为一个整体,开展抗生素迁移转化和生态环境风险评估的相关研究。     

水热法制备榴莲碳对水体中四环素的去除性能

本文利用榴莲壳和氯化高铁水热法制备具有磁性的榴莲碳,利用XRD、FTIR和SEM对榴莲碳进行结构表征,并研究榴莲碳对水体中四环素的吸附性能,以及水热反应温度、溶液p H和盐浓度等对榴莲碳吸附去除四环素性能的影响.结果表明,在水热温度170℃加热10 h条件下制备的榴莲碳D170具有明显的纳米片状和颗粒状结构,随着温度的升高,制备的榴莲碳XRD衍射峰增强,形成的结晶更好.吸附实验表明,随着水热制备温度的升高,制备的榴莲碳对四环素的吸附去除率呈降低趋势.榴莲碳对四环素的吸附热力学模型拟合表明:D170、D180和D200对水体中四环素的最大吸附容量分别为153.97 mg·g~(-1)、80.26 mg·g~(-1)和34.14 mg·g~(-1),其中D170对四环素的吸附效果最好,最佳吸附溶液p H值约为6.0,吸附热力学过程符合Freundich模型,吸附动力学过程符合假二级动力学模型.溶液中添加Na Cl能促进榴莲碳对四环素的吸附作用,当Na Cl浓度高于0.1 mol·L~(-1),榴莲碳对四环素的去除率达到100%;而添加Ca(NO_3)_2可降低榴莲碳对四环素的吸附能力,当Ca(NO_3)_2浓度从0.1 mol·L~(-1)增加到1.0 mol·L~(-1)时,水溶液中四环素的去除率从93%降低到78%.     

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。     

生物炭及氧化石墨烯/生物炭复合材料对水中抗生素吸附性能研究

以水稻秸秆、牛粪和氧化石墨烯为原料,制备4种不同类型生物炭：水稻秸秆生物炭、牛粪生物炭、氧化石墨烯/水稻秸秆生物炭和氧化石墨烯/牛粪生物炭;以水中常见的四环素类抗生素和磺胺类抗生素中的土霉素、四环素、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑为目标污染物,探讨不同类型生物炭对水中抗生素吸附特性。实验结果表明,抗生素在不同类型生物炭上吸附在12h均能达到吸附平衡,4h时抗生素在生物炭、氧化石墨烯/生物炭复合材料中的吸附量是平衡吸附量的47.96%—98.65%,抗生素在生物炭上吸附符合准二级动力学方程。等温吸附方程Freundlich拟合得到的可决系数R²值要高于Langmuir和D-R方程,拟合效果更好。抗生素在氧化石墨烯/水稻秸秆生物炭复合材料和在氧化石墨烯/牛粪生物炭复合材料中吸附量分别是在原生物炭中吸附量的1.67倍和1.59倍,在水稻秸秆制备的植物源生物炭中吸附量要略高于在牛粪制备的动物源生物炭中吸附量。有机碳归一化分配系数Koc值显示,四环素类抗生素的K_oc值要略大于磺胺类抗生素。由Pearson相关性分析结果可知,抗生素在生物炭及其复合材料中吸附速...     

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。     

基于小流域尺度的目标抗生素排放量估算方法——以梅江流域为例

抗生素的大量使用和排放造成的环境污染和生态风险问题日益突出,抗生素排放量的估算是评价流域内抗生素污染程度的重要指标,但目前抗生素排放量估算方法尚不完善。本研究以梅江流域为例,建立了适合小流域尺度的典型抗生素排放量估算方法,计算了四环素类抗生素(TCs)向不同环境相的排放量并分析了其主要来源。结果表明:2016年梅江流域TCs排放量为8 558.1 kg,不同行政区抗生素排放量差异较大,其中梅江镇受人口密度及养殖密度影响,抗生素排放量最大,高达1 224.4 kg;同时流域内不同抗生素的排放量也有所不同,其大小顺序为强力霉素(DXC)土霉素(OTC)四环素(TC)金霉素(CTC);TCs受排放源、排放途径等因素影响,以进入环境水相及土壤相为主,其中进入水相中的抗生素主要来自人类及生猪粪便,进入土壤相中的抗生素主要来自生猪及三黄鸡粪便。梅江小流域抗生素具有潜在的生态风险,应加强抗生素使用管理。该研究为我国小尺度流域目标抗生素排放量的估算提供了十分有效的方法。     

Spatial distribution of potentially bioavailable metals in surface soils of a contaminated sports ground in Galway, Ireland

Assessing the environmental risk of metal contamination in soils requires the determination of both total (TCs) and bioavailable (BCs) element concentrations. A total of 200 surface (0–10 cm) soil samples were collected from an urban sports ground (South Park) in Galway, Ireland, a former landfill and dumping site, which is currently under remediation. The potential BCs of metals were measured using ethylene-diamine-tetra-acetic acid (EDTA) extraction followed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry analysis, while the TCs were determined using portable X-ray fluorescence spectrometry. It was found that Zn was primarily present in the insoluble residue (EDTA un-extractable) fraction in soils, with the median ratio of BCs/TCs 0.27. However, Pb and Cu had higher ratios of BCs/TCs (median values of 0.60 and 0.39, respectively) suggesting that they are potentially more bioavailable in the soils. The spatial distribution maps showed that both TCs and BCs for Cu, Pb and Zn in the study area were spatially heterogeneous. It was found that the BCs exhibited generally similar spatial patterns as their TCs of Cu, Pb and Zn: high values were mainly located in the west, north-east and south-east portions of the study area, where only a thin layer of topsoil existed. It was recommended that the current remediation action for this site needs to be carried out on an urgent basis.     

四环素类抗生素和铜复合污染对猪粪厌氧消化的影响

兽用抗生素和矿物元素添加剂可起到预防动物疾病、促进动物生长、提高饲料转化率等作用,因此被广泛应用于畜禽养殖业。本研究以猪粪中温厌氧消化为研究目标,采用全自动甲烷潜势测试系统,考察了一定浓度的四环素(TC:30 mg·kg~(-1)dry weight,DW)、土霉素(OTC:50 mg·kg~(-1)DW)和金霉素(CTC:15 mg·kg~(-1)DW)对厌氧累积产甲烷量和日产甲烷速率的影响。结果表明,TC、OTC和CTC对猪粪中温厌氧消化累积产甲烷量和日产甲烷速率均有促进作用(累积产甲烷总量提高比例分别为7.9%、0.4%和5.4%)。另外,采用超高效液相色谱-四极杆串联质谱对猪粪厌氧消化前后样品中四环素类抗生素及其代谢产物进行了分析。结果表明,液相中的四环素类抗生素在猪粪厌氧消化过程中得到了明显的去除,去除率达到90%~100%;而固相中只有金霉素和差向异构金霉素有明显的去除效果,去除率分别为41.69%和41.58%。采用Tessier连续提取法对猪粪厌氧消化前后样品中5种形态的铜包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态、有机物结合态、残渣态进行了分析,结果表明,猪粪厌氧消化后,可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态的铜浓度比厌氧消化前分别降低了1%~9%、0.1%~3%、12%~19%,而有机态和残渣态的铜浓度却在厌氧消化后分别增加了15%~35%、1%~2%。厌氧消化后,70%~80%的铜都是以有机铜的形态存在。铜逐渐从不稳定态转化为相对稳定的有机态和残渣态铜,因此,厌氧消化过程使铜从可生物利用态转变为不可生物利用态,趋于稳定化。     

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。     

兽药类环境内分泌干扰效应及评价研究进展

兽药在保障动物健康、提高畜禽产品质量尤其在畜牧业集约化发展等方面起着至关重要的作用,然而兽药和饲料添加剂的大量使用成为生态环境污染和人体健康损害的一个重要因素。研究表明许多抗生素类和激素类兽药是典型的环境内分泌干扰物,通过多种方式干扰生物体雄激素、雌激素、甲状腺激素等内分泌过程,产生内分泌干扰效应。本文介绍了典型兽药的污染现状及其内分泌干扰效应研究最新进展;以环境内分泌干扰物的最新研究方法为基础,较全面地评述了可用于兽药类内分泌干扰物的快速筛选、检测及评价方法,并对该领域未来研究提出了展望和建议,以期为环境和农业等管理部门制定兽药的使用、排放、管理政策提供科学依据。     

兽药类环境内分泌干扰效应及评价研究进展

兽药在保障动物健康、提高畜禽产品质量尤其在畜牧业集约化发展等方面起着至关重要的作用,然而兽药和饲料添加剂的大量使用成为生态环境污染和人体健康损害的一个重要因素。研究表明许多抗生素类和激素类兽药是典型的环境内分泌干扰物,通过多种方式干扰生物体雄激素、雌激素、甲状腺激素等内分泌过程,产生内分泌干扰效应。本文介绍了典型兽药的污染现状及其内分泌干扰效应研究最新进展;以环境内分泌干扰物的最新研究方法为基础,较全面地评述了可用于兽药类内分泌干扰物的快速筛选、检测及评价方法,并对该领域未来研究提出了展望和建议,以期为环境和农业等管理部门制定兽药的使用、排放、管理政策提供科学依据。     

Desert pastoralists’ negative and positive effects on rare wildlife in the Gobi

In arid regions of the developing world, pastoralists and livestock commonly inhabit protected areas, resulting in human–wildlife conflict. Conflict is inextricably linked to the ecological processes shaping relationships between pastoralists and native herbivores and carnivores. To elucidate relationships underpinning human–wildlife conflict, we synthesized 15 years of ecological and ethnographic data from Ikh Nart Nature Reserve in Mongolia's Gobi steppe. The density of argali (Ovis ammon), the world's largest wild sheep, at Ikh Nart was among the highest in Mongolia, yet livestock were >90% of ungulate biomass and dogs >90% of large‐carnivore biomass. For argali, pastoral activities decreased food availability, increased mortality from dog predation, and potentially increased disease risk. Isotope analyses indicated that livestock accounted for >50% of the diet of the majority of gray wolves (Canis lupus) and up to 90% of diet in 25% of sampled wolves (n = 8). Livestock composed at least 96% of ungulate prey in the single wolf pack for which we collected species‐specific prey data. Interviews with pastoralists indicated that wolves annually killed 1–4% of Ikh Nart's livestock, and pastoralists killed wolves in retribution. Pastoralists reduced wolf survival by killing them, but their livestock were an abundant food source for wolves. Consequently, wolf density appeared to be largely decoupled from argali density, and pastoralists had indirect effects on argali that could be negative if pastoralists increased wolf density (apparent competition) or positive if pastoralists decreased wolf predation (apparent facilitation). Ikh Nart's argali population was stable despite these threats, but livestock are increasingly dominant numerically and functionally relative to argali. To support both native wildlife and pastoral livelihoods, we suggest training dogs to not kill argali, community insurance against livestock losses to wolves, reintroducing key native prey species to hotspots of human–wolf conflict, and developing incentives for pastoralists to reduce livestock density.     

The Role of Incentive Programs in Conserving the Snow Leopard

Abstract:   Pastoralists and their livestock share much of the habitat of the snow leopard ( Uncia uncia ) across south and central Asia. The levels of livestock predation by the snow leopard and other carnivores are high, and retaliatory killing by the herders is a direct threat to carnivore populations. Depletion of wild prey by poaching and competition from livestock also poses an indirect threat to the region's carnivores. Conservationists working in these underdeveloped areas that face serious economic damage from livestock losses have turned to incentive programs to motivate local communities to protect carnivores. We describe a pilot incentive program in India that aims to offset losses due to livestock predation and to enhance wild prey density by creating livestock-free areas on common land. We also describe how income generation from handicrafts in Mongolia is helping curtail poaching and retaliatory killing of snow leopards. However, initiatives to offset the costs of living with carnivores and to make conservation beneficial to affected people have thus far been small, isolated, and heavily subsidized. Making these initiatives more comprehensive, expanding their coverage, and internalizing their costs are future challenges for the conservation of large carnivores such as the snow leopard.     

畜禽养殖场排放物病原微生物危险性调查

以粪大肠菌群和沙门菌为指标,采集江苏省内10家不同养殖类型畜禽养殖场的排放物及其周边水、土样共37个进行观察与计数,同时分析排放污水中大肠杆菌的耐药性以及禽畜排泄物对土壤和水体耐药细菌数的影响.结果表明:调查的10家养殖场中有9家粪便未经无害化处理直接排放到水体或施于农田,且排放物的粪大肠菌群数全部严重超标,沙门菌检出率达19%,施新鲜粪肥的土壤中粪大肠菌群数(MPN,最大可能数)在105 g-1以上,水体中分离出的大肠杆菌表现出多重耐药性,抗生素抗性细菌总数也远高于未施新鲜粪肥的土壤及水体.