Influence of Agricultural Antibiotics and 17β-Estradiol on the Microbial Community of Soil

Agricultural pharmaceuticals are a major environmental concern because of their hazardous effects on human and wildlife. This study analyzed phospholipid ester-linked fatty acids (PLFAs) and quinones to investigate the effects of a steroid (17β-estradiol) and agricultural antibiotics (chlortetracycline and tylosin) on soil microbes in the laboratory. Two different types of soil were used: Sequatchie loam (0.8% organic matter) and LaDelle silt loam (9.2% organic matter). The soils were spiked with 17β-estradiol and antibiotics, alone or in combination. In Sequatchie loam, 17β-estradiol significantly increased the microbial biomass, especially the biomarkers for beta proteobacteria (16:1ω7c, 18:1ω7c, Cy17:0, and UQ-8). The coexistence of antibiotics decreased the stimulatory effect of 17β-estradiol on the microbial community. In LaDelle silt loam, there were no significant differences in total microbial biomass and their microbial community structure among the treatments. Overall, 17β-estradiol changed the microbial community of soil and the presence of antibiotics nullified the effect of 17β-estradiol. However, the effects of 17β-estradiol and antibiotics on soil microbes were sensitive to the soil properties, as seen in the LaDelle silt loam.     

我国典型制药厂污染场地中抗生素的污染特征及生态风险

为了解制药厂污染场地中抗生素的污染特征和生态风险，选取南、北方两个典型抗生素制药厂，采集表层土、土壤柱、工艺水、地下水和药渣等样品，采用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱技术对87 种常见抗生素进行定量分析.结果显示，所有类型样品中共检出5类31 种抗生素，各采样点总抗生素在表层土、土壤柱、药渣中的含量最大值以及工艺水、地下水中的浓度最大值分别为420 ng·g^-1、595 ng·g^-1、139 ng·g^-1以及1 151 ng·L^-1、6.65 ng·L^-1；大部分抗生素赋存于表层土，随土壤柱深度呈现向下递减规律.生态风险评价表明，磺胺二甲嘧啶、磺胺喹喔啉、四环素、氯四环素和D-山梨醇等存在较高风险.提高制药废水中抗生素去除效率，预防生产车间泄漏，是控制制药厂抗生素向场地内及周边环境污染的有效手段.     

Ethics, Science, and Antimicrobial Resistance

The issue of regularly feeding low levels of antibiotics to farm animals in order to increase productivity is often portrayed as a dilemma. On the one hand, such antibiotic use is depicted as a necessary condition for producing cheap and plentiful food, such that were such use to stop, food prices would rise significantly and our ability to feed people in developing nations would decrease. On the other hand, such antibiotic use seems to breed antibiotic resistance into pathogens affecting human health. Resolving this dilemma, it is alleged, will require great amounts of research into risk/benefit assessment. Contrary to this claim, we will argue that society has all the data it needs to make a reasonable ethical decision, which would be curtailing such use. Such curtailment will not harm consumers significantly, will not harm developing nations' evolving agriculture, and could produce hitherto unnoticed benefits, namely restoring the possibility of a more husbandry-based, sustainable agriculture to replace the high-tech agriculture that has hurt animals, the environment, small farms, and sustainability.     

两种介体物质在漆酶降解磺胺类抗生素中的作用

通过比较两种介体物质丁香醛(SA)和1-羟基苯并三氮唑(HBT)对漆酶降解5种典型磺胺类抗生素的影响,考察了介体的起始浓度、pH值、反应温度、漆酶起始浓度等因子的影响,得到介体SA对漆酶催化降解磺胺类抗生素的效果更好.在漆酶+SA反应体系中,反应体系pH值为5~6,反应温度为30℃,SA起始浓度为0.5mmol/L,漆酶起始浓度为0.5mg/mL时,漆酶对5种磺胺类抗生素的降解效果最佳,降解去除率在15min时达到75%左右,1h内均达到97%以上. 本研究表明,适当的介体物质可大大提升漆酶对磺胺类抗生素的降解效果.漆酶在介体物质的作用下对抗生素类污染物的生态净化具有良好的应用潜力.     

水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展

四环素类抗生素是治疗与预防人类和动物疾病及细菌感染的一类广谱抗菌药。在畜牧养殖中,四环素类抗生素做为疾病治疗药物和促生长剂应用广泛,使用量巨大。本文综述了四环素类抗生素在水环境中的污染现状及其在水中的降解和去除研究进展。     

上海某城市污水处理厂污水中药物和个人护理用品(PPCPs)的调查研究

通过两次采集上海某大型污水处理厂的水样,采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-M S/MS)技术对水样中的94种典型药物和个人护理用品(PPCPs)进行分析,并初步分析了污水处理工艺对典型药物的处理效果.结果显示,该厂污水中有咖啡因、布洛芬、酮洛芬、双氯酚酸、氧氟沙星、睾酮、诺龙、磺胺吡啶、磺胺甲恶唑、甲砜霉素、氟甲砜霉素、氯贝酸、磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙等15种药物被检出和定量.初沉出水中药物总浓度为8 643～10 481 ng·L1,主要为咖啡因,出厂水中药物总浓度为1 005 ～1 076 ng·L1.其中,磺胺二甲基嘧啶、甲砜霉素和氟甲砜霉素在相关报道中较少进行检测或没有检出.磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙4种药物经生化反应池(A/A/O)和二沉池处理之后未检出.以A/A/O为核心技术的污水处理工艺对咖啡因、氯霉素、甲砜霉素和诺龙等药物处理效率较好(85％～99％),但对大部分药物处理效果并不显著.     

水环境中抗生素的光降解研究进展

抗生素的大量使用已经成为了全球环境问题.由于其在环境水体中难以被微生物降解,且能导致细菌抗药性越来越受到关注.光降解是污染物在水环境中非常重要的非生物降解途径.本文介绍了水环境中抗生素的直接、间接和自敏化光降解动力学,着重阐述了抗生素的光降解过程的影响因素、降解产物和可能降解途径等最新研究成果,指出抗生素光降解产物的分离提取与结构鉴定,以及预测抗生素降解过程的动力学模型构建将成为今后主要的研究方向和趋势.     

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。     

螺旋霉素制药废水处理过程中耐药菌和抗性基因的转归特征

抗生素耐药菌和抗性基因对环境和人体健康构成了巨大的潜在危害.因此本研究通过现场采样,分析了某抗生素制药厂污水处理站不同季节螺旋霉素制药废水生物处理过程中大环内酯类耐药菌、6种大环内酯类抗性基因erm B、erm F、erm X、mef A、ere A、mph B和3种转移元件ISCR1、int I1、Tn916/1545的转归特征.结果表明,废水生物处理能有效削减异养菌和肠球菌1.6~2.1 logs和3.7 logs,4个处理单元(调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池)出水中分离出的94株肠球菌均对螺旋霉素、阿奇霉素、红霉素、克拉霉素具有抗性,并且出水中肠球菌的耐药率并没有下降.PCR和荧光定量PCR的分析结果表明,80%耐药肠球菌携带抗性基因erm B,其他的抗性基因未检出,并且春季和秋季样品中抗性基因erm B和erm F的含量均为最高.废水生物处理对抗性基因erm B、erm F、mef A、ere A、mph B和转移元件Tn916/1545有一定的削减效果,但erm X、int I1、ISCR1出现了一定程度的反弹;mef A、ere A、Tn916/1545的丰度降低了,且春季mef A、ere A、Tn916/1545的去除效果明显好于秋季,而erm X、int I1、ISCR1的丰度增加了.     

江西梅江流域土壤中四环素类抗生素的含量及空间分布特征

选取养殖业发达的江西梅江流域,利用固相萃取和超高效液相色谱-质谱联用法测定土壤中11种四环素类(Tetracyclines,TCs)抗生素的污染水平,研究流域范围内土壤中TCs的空间分布特征,分析不同土壤类型及土地利用类型对土壤中残留TCs的浓度影响.结果表明,流域土壤中TCs浓度范围为0~59.77μg·kg-1,其中土霉素(Oxytetracycline,OTC)的检出率为100%,且浓度较高,是梅江流域TCs污染的主要组成成分.11种TCs总浓度(∑TCs)的空间分布特征主要表现为流域上游下游,且各子流域土壤中TCs浓度与相应的养殖密度并无显著关系.不同土壤类型中∑TCs浓度顺序为红壤紫色土水稻土,土地利用类型也是影响其浓度的重要因素,∑TCs浓度在耕地中最大,林地次之,草地相对较小,其他(城镇用地等)最小.四环素(TC)在迁移过程中的主要降解产物为4-差向脱水四环素(4-Epianhydrotetracycline,EATC),其环境毒性及浓度均高于母体,具有较高的潜在生态风险.