我国土壤中抗生素抗性基因污染的消减策略

近年来,土壤环境的抗生素耐药性问题日益严重并逐渐成为威胁人类和动植物健康的全球性挑战。抗生素抗性基因(ARGs)是耐药性在土壤中传播的重要载体和指示物质,寻找合适的策略以降低其在土壤中的丰度及传播风险是当前和今后一个时期深入推进生命-生态一体化健康的主攻方向。ARGs进入土壤的途径主要包括粪肥施用和废水灌溉。针对不同来源,利用好氧堆肥和厌氧消化等阻控技术可从源头有效阻止ARGs进入土壤。当ARGs不可避免地进入土壤后,则仍需前瞻性研究和使用噬菌体、生物炭等ARGs污染土壤原位修复技术并深入开发植物间作等调控技术以构建免疫型土壤微生态环境。该文从阻控、修复和调控3个技术层面对ARGs去除效果和技术优劣势进行归纳,以期为土壤ARGs消减的技术开发和实际应用提供参考。     

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.     

粪肥与铜一次性施用对农田土壤抗生素抗性基因的长期影响

人类农业生产活动显著影响农田生态系统中抗生素抗性基因的增殖与扩散,为探究粪肥与铜施加对土壤抗生素抗性基因增殖与传播的长期影响,采用高通量荧光定量聚合酶链式反应分析猪粪和铜停施10年后土壤中抗生素抗性基因多样性和丰度.结果显示:猪粪和铜停施10年后,土壤抗生素抗性基因相对丰度仍分别处于2.16倍和2.01倍于对照组的较高水平,说明猪粪和铜施用可导致土壤抗生素抗性基因的长期存在,其中ycel_mdtH和cphA基因在猪粪和铜施用两种处理中均显著富集. PCA结果显示,猪粪和铜处理土壤中抗生素抗性基因的分布格局无明显差别,铜处理土壤中所检出的抗生素抗性基因数量的90%以上均可在猪粪施用土壤中检出,而铜是唯一在两种处理土壤中检出浓度均显著高于(P 0.001)对照并处于同一浓度水平的元素.本研究表明铜可能是导致土壤中抗生素抗性基因增殖扩散的主要因素之一,施加重金属含量较高的粪肥对农田土壤抗生素抗性基因有着长期影响的风险;结果可为农业中的粪肥施用提供新的风险评价参数.(图4参26)     

城市垃圾填埋场抗生素抗性基因的污染特征

抗生素抗性基因是一种新型的环境污染物,为探究抗生素抗性基因在垃圾填埋场的污染特征,采集上海老港垃圾填埋场中固体垃圾和渗滤液样品,采用实时荧光定量PCR技术检测磺胺类抗生素抗性基因(sul1、sul2)、四环素类抗性基因(tetM、tetQ)、氨基糖苷类抗性基因(strB、aadA1)、大环内酯类抗生素抗性基因(ermB、mefA)、多重抗性基因(mexF)及I类整合子(intl1)等6类目标基因的丰度.结果显示,6类目标基因均在固体垃圾和渗滤液中检测到,丰度分别介于10~2-10~6、10~3-10~7/ng,且多重抗性基因、氨基糖苷类及磺胺类抗生素抗性基因检出丰度较高.在填埋场固体垃圾中,部分目标基因在1.5 m深处的丰度高于0.5 m深处;在渗滤液中,目标基因丰度和呈现老龄渗滤液大于新鲜渗滤液,部分目标基因在秋季的丰度大于春季.上述结果说明垃圾填埋场是抗生素抗性基因潜在的储存库,目标基因的丰度在垃圾填埋场中存在时空差异.(图8表2参41)     

黄浦江水域抗生素及抗性基因污染初步研究

采用高效液相色谱-质谱法,调查了黄浦江江水及底泥中6种常见兽用抗生素的含量特征,并采用实时荧光定量PCR方法,分别研究了该水域相应的8种代表性抗生素抗性基因(Antibiotics Resistance Genes,ARGs)的存在及丰度水平。结果显示,调查的四环素类、磺胺类及氯霉素抗生素在江水中的质量浓度范围分别在0.44～2.69、0.97～1.96、0.03～0.26μg·L-1之间,在底泥中的质量分数则分别为22.10～72.74、25.98～117.29、nd～50.47μg·kg-1。所有样品中除tet(O)、tet(B/P)未检出外,其他6种抗性基因均有检出。与四环素类抗性基因相比,磺胺类抗性基因的绝对拷贝数及相对丰度较高,为黄浦江水域中的优势抗性基因。相关性分析表明:江水中sul(Ⅲ)、tet(W),以及底泥中的sul(Ⅱ)丰度与对应相中磺胺类抗生素含量显著正相关,江水中sul(A)则与水相中氯霉素、四环素含量显著相关,其他几种抗生素与抗性基因间未见相关性存在。除抗生素外,黄浦江水域ARGs的相对丰度还可能与抗性基因种类及其环境因素(如光照、温度、pH和重金属等)有关。     

长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK(不施肥)、N₂P₁M₁(N:120 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2;牛粪：22 500 kg·hm^-2)、N₄P₂M₂(N:240 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：45 000 kg·hm^-2)、N₃P₂M₃(N:180 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：67 500 kg·hm^-2)和N₀P₀M₆(牛粪：135 000 kg·hm^-2),采集玉米生长中期耕层...     

土壤环境中抗生素抗性基因污染研究进展和热点分析

近年来,土壤环境中抗生素抗性基因(ARGs)污染引起广泛关注。以Web of Science核心数据库和万方数据库文献资料为数据源进行文献计量学分析,从年发文量变化、不同国家贡献及研究主题演变(基于关键词)等方面对土壤环境中ARGs污染相关研究进行剖析,以此探讨国内外该领域的研究现状、热点和发展。结果表明,土壤中ARGs污染相关研究的发文数量快速增长。我国文献在发文数量、论文被引频次方面具有重要影响,表明我国在该领域有较强的国际学术影响力。关键词聚类分析表明该领域的研究方向主要集中在以下5个方面：(1)土壤中携带ARGs的微生物及其环境行为;(2)土壤环境中ARGs的来源和持久性;(3)土壤环境中ARGs的传播和消减方法;(4)土壤中共存物质对ARGs丰度和迁移行为的影响;(5)农业生产活动对土壤环境中ARGs污染的影响。同时,在介绍ARGs常用检测方法以及土壤环境中ARGs污染来源和分布的基础上,剖析影响ARGs在土壤中传播的多种因素,探讨土壤环境中ARGs的消减方法,并指出当前研究尚存的不足之处以及今后的研究方向。该文可为未来土壤环境中ARGs污染领域的研究和风险管控提供参考。     

农田土壤抗生素抗性基因与微生物群落的关系

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型环境污染物,近20年来在农田土壤中广泛富集,促进了耐药性的传播.土壤微生物群落在农业种植下也发生了极大的变化,由于ARGs的传播扩散与微生物息息相关,因此关于两者之间关系及相互作用的研究急速增加.本文通过综述近几年的国内外研究成果,概述了农田土壤ARGs的分布现状和优势微生物群落的变化情况,从农业种植模式、有机肥施用情况、施用有机肥的种类、土壤理化性质和土壤污染影响等角度总结ARGs富集与优势微生物群落、微生物多样性变化的关系,指出耐药菌的变化情况,基于当下研究的不足展望了继续深入探索的方向,为今后进一步深入探索两者间的科学规律提出了设想.     

有机肥施用对珠三角菜地土壤磷污染风险的初步研究

通过田间小区试验研究有机肥施用量对菜心产量、土壤磷形态的影响,分析土壤磷形态之间的相关性,评估菜地红壤磷污染风险。结果表明,有机肥施用并未提高菜心的产量和生物量,而超过一定使用量之后,反而降低菜心产量和生物量;土壤无机磷形态以Fe-P和Al-P为主,占土壤无机磷质量分数的90%以上。有机肥施用提高土壤各形态无机磷的质量分数,且有机肥用量越高,土壤Fe-P、Al-P、Ca-P和O-P质量分数越高。有机肥过量施用显著提高土壤速效磷和水溶性磷质量分数;分别对Olsen-P和CaCl2-P与各形态磷进行逐步回归分析,只有Olsen-P和CaCl2-P与Ca-P具有线性关系（p〈0.05）,方程为Y1=36.95＋0.622 1X,Y2=-0.102 5＋0.048 6X。表明施用有机肥下,Ca-P是菜地土壤有效磷的最直接来源,可以作为红壤磷污染风险评价指标。     

低温热解对有机肥中抗生素及抗性基因的消减研究

为研究低温热解作用下有机肥中抗生素和抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的消减规律,利用高分辨液相色谱-串联质谱技术和荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, Real-time PCR)技术分别测定热解前后有机肥中抗生素和ARGs含量。结果发现,80～250℃低温热解后抗生素总量降低,去除率在11.63%～47.32%之间。热解温度与抗生素熔点对有机肥中抗生素去除影响显著：热解温度越高,对抗生素的去除效果越好;抗生素熔点越低,去除越彻底。80～250℃低温热解对ARGs丰度和水平转移有强烈抑制作用。温度升高,对ARGs的去除效果不断增强,去除率最高可达99%;可移动元件平均去除率高达90%,在250℃下,几乎被完全去除;大肠杆菌指示基因uida在各个温度下的平均去除率均达到99%以上。添加硅藻土和沸石与单一有机肥相比,在80～150℃对抗生素和ARGs的去除分别发挥促进和抑制作用;在250℃显著抑制了抗生素的去除。本研究揭示了不同热解温度对抗生素...     

纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的环境扩散严重威胁了人类健康和生态安全。除抗生素滥用所产生的选择性压力以外,其他环境物质也能影响ARGs的传播。而纳米材料的广泛应用使其不可避免地在环境中扩散并进而影响ARGs的环境分布。因此,笔者综述了近年来纳米材料影响ARGs污染扩散的研究,并探讨了纳米材料对ARGs传播的影响机制,旨在深入理解ARGs的环境扩散行为,为ARGs环境控制及纳米材料非毒性环境效应的评估提供理论和技术支持。     

环境中磺胺类抗生素的生物降解及其抗性基因污染现状

磺胺类抗生素是人工合成的高效广谱抗菌药,广泛应用于畜牧业、水产养殖业和人类疾病的治疗中.近年来,该物质在环境中被不断检出,并通过饮用水和食物等方式进入食物链,给人类健康带来极大的安全隐患.磺胺类抗生素在各种处理工艺和自然环境中均可发生不同程度的降解,但其长期排放和累积残留将诱导磺胺抗性基因的产生,该抗性基因在不同环境介质中可进行传播、扩散,具有比抗生素更大的危害性.本文在充分阐述磺胺类抗生素在各种环境介质中残留现状的基础上,对其在不同处理工艺和自然环境中的生物降解及其相关抗性基因的污染现状等方面进行了综述,并提出了未来的研究重点和方向.     

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.     

海洋环境中抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）作为一种危害人类和生物健康的新污染物,已成为21世纪人们面临的重大挑战之一.海洋是人类活动产生的ARGs的潜在储库,但目前人们对海洋环境中ARGs的来源、污染水平、传播路径、健康影响等的认知较为缺乏,相关研究尚处于起步阶段.本文在总结国内外最新研究的基础上,综述了国内外海洋环境中ARGs的研究进展,重点探讨了海洋环境中ARGs的来源、不同海域ARGs的污染现状、环境因素对海水和沉积物中ARGs组成的影响等,并进一步分析了海洋环境中ARGs的潜在生态和健康风险,以期为未来海洋环境中ARGs污染的相关研究和监管提供参考.     

海南东寨港海水和沉积物中抗生素抗性基因污染特征研究

抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因(Antibioticresistancegenes,ARGs)污染已经引起各界的广泛关注。东寨港是海南省重要的滩涂养殖基地,其ARGs的产生、传播和富集都可能对人类及生态健康产生危害。采集该区域海水和沉积物样本各10个,利用LC-MS/MS对海水和沉积物中磺胺类、四环素类、氯霉素类和喹诺酮类等4类15种抗生素进行测定,同时采用RT-PCR阐明了相应的12种ARGs(sul1、sul2、dfr A1;tet A、tet C、tet G、tet M;cata1、cata2、cmle1、cmle3;qnr S)及16S rRNA的分布特征,并对抗生素和ARGs的相关性进行分析。结果显示,所测ARGs在各沉积物样品中的检出率均为100%,海水样品中ARGs的检出率在80%-100%之间。其中,qnr S的检出率最高,存在于所有海水和沉积物样品中,而sul2的检出丰度最高。比较海水和沉积物中ARGs的相对丰度,发现沉积物中ARGs的污染程度高于海水。样品中抗生素总体检出率较低,其中沉积物仅有喹诺酮及磺胺类抗生素被检出,海水中除磺胺类抗生素外其他均未检出。与其他研究相比,该区域ARGs检出水平较高,而抗生素检出水平较低,ARGs含量与抗生素浓度相关性较弱(P0.05),这说明由历史背景诱导产生的ARGs可进行自我扩增而持续存在于环境中。该研究结果可为当地抗生素的安全使用和ARGs的环境风险评价提供重要依据。     

畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响

采集不同类型的畜禽有机肥及施用后的土壤,测定其重金属浓度,同时利用超声波提取-SPE—LC／MS／MS方法分析土壤中14种抗生素的污染特征,研究长期施用畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响。结果表明,猪粪、羊粪、鸡粪3种畜禽有机肥中最易造成土壤污染的是猪粪,Cu、Zn和Cd含量分别为197．0、947．0和1．35mg·kg-1。不同土地利用方式下,施用有机肥均使重金属在土壤剖面呈现表聚现象,以设施菜地最为突出,Zn和Cd积累明显,0—20cm土层含量分别为203和0．48mg·kg-1。不同土地利用方式下,14种抗生素的含量与组成在土壤剖面上存在明显分异,随土层深度增加含量迅速下降,但在〉80～100cm土层仍有检出;设施菜地表层土壤抗生素含量为39．5μg·kg-1,积累和残留明显高于林地和果园,特别是四环素类和氟喹诺酮类,含量分别为34．3和4．75μg·kg-1。可见,农田土壤长期大量施用畜禽有机肥可引起重金属和抗生素的复合污染,具潜在生态风险。     

畜牧场土壤中重金属与抗生素抗性基因的分布规律研究

为研究畜牧场土壤中重金属和抗生素抗性基因(ARGs)的空间分布特点,揭示二者之间的相关性,为后续特色黑土的修复治理提供基础理论依据.结合GIS优化布点,在黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县某畜牧场园区分别采集内部10 cm和50 cm深度的土壤.采用原子吸收光谱仪和原子荧光分光光度计检测8种重金属含量,用单因子污染指数...     

畜禽养殖过程抗生素使用与耐药病原菌及其抗性基因赋存的研究进展

兽用抗生素在提高畜禽生产性能、防治疾病方面发挥着重要作用,目前全球超过一半以上抗生素用于畜禽养殖,畜禽养殖源耐药病原菌、抗性基因及其传播风险愈益得到人们的重视。我国是畜禽养殖和抗生素使用大国,但兽用抗生素使用、病原菌耐药水平及其抗性基因类型等数据却较为缺乏,不利于今后畜禽养殖源耐药病原菌及其传播风险的控制。因此,本文通过文献调研,对我国和主要发达国家的兽用抗生素使用情况、畜禽养殖源耐药病原菌及其携带的抗性基因、基因移动元件以及向环境传播的途径进行分析、总结,以期为规范合理用药、降低耐药病原菌及其抗性基因传播风险,建立从畜禽养殖场至公共环境全过程的抗性污染控制链条提供借鉴。     

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.