農(nóng)村固體廢棄物中抗生素及耐藥基因的賦存及風(fēng)險(xiǎn)管理

邵振魯，李厚禹，李曉晨，徐艷,*，鄭向群

1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191 2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，泰安 271018

抗生素自發(fā)現(xiàn)以來(lái)被廣泛用于改善動(dòng)物和人體健康、治愈疾病等，然而隨著抗生素的長(zhǎng)期大量使用，抗生素本身污染及引起的耐藥性問(wèn)題已經(jīng)成為全球嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生問(wèn)題[1]。在2000—2010年之間，抗生素全球消費(fèi)總量增加了35%[2]。歐盟、美國(guó)和泰國(guó)每年因過(guò)度使用抗生素死亡人數(shù)分別達(dá)到2.5萬(wàn)、2.3萬(wàn)和3.8萬(wàn)[3]?？股亻L(zhǎng)期應(yīng)用不但造成藥物浪費(fèi)，還會(huì)促使細(xì)菌耐藥進(jìn)化[4]，尤其是在畜禽養(yǎng)殖業(yè)，抗生素隨畜禽糞便大量外排。我國(guó)每年約生產(chǎn)21萬(wàn)t抗生素，消耗9～15萬(wàn)t常見(jiàn)抗生素，其中，約有5.4萬(wàn)t從人和動(dòng)物體內(nèi)排出進(jìn)入自然環(huán)境[5]。當(dāng)前國(guó)際社會(huì)取消飼用抗生素的呼聲越來(lái)越高[6]。環(huán)境中的抗生素除對(duì)動(dòng)植物存在直接的生物毒性外，引起的耐藥細(xì)菌積累和耐藥基因傳播對(duì)公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[7-8]。

固體廢棄物是人類在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的一類固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)[9]。特別是，農(nóng)村固廢中的生活垃圾、污泥和畜禽糞便是抗生素和耐藥基因的主要聚集區(qū)[10]。主要原因?yàn)椋?1)藥物回收體制不健全，農(nóng)村生活垃圾中常殘留抗生素藥物[11]；Musson等[12]以及Bound和Voulvoulis[13]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一半以上的受訪者將過(guò)期藥物直接丟入生活垃圾中；(2)污水處理廠是農(nóng)村污水處理的有效設(shè)施，然而污泥中所含大量微生物為耐藥性傳播提供了載體[14]；(3)農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖中抗生素的不合理應(yīng)用，絕大部分抗生素以原型或絡(luò)合物形式隨排泄物排入環(huán)境[15]。妥善處理我國(guó)農(nóng)村固體廢棄物不僅與農(nóng)村居民的健康息息相關(guān)，更是關(guān)乎“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”的實(shí)施[16]。

1 農(nóng)村固體廢棄物中抗生素和耐藥基因的賦存狀況(Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in rural solid wastes)

農(nóng)村固體廢棄物主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽殘骸、生活垃圾、污泥和人畜糞便等[17]。筆者根據(jù)現(xiàn)有研究，整理了生活垃圾、污泥和畜禽糞便中部分抗生素和耐藥基因的賦存狀況(表1)。

1.1 生活垃圾中抗生素及耐藥基因的賦存

基于之前研究報(bào)道，發(fā)現(xiàn)垃圾場(chǎng)和其滲濾液中的抗生素總含量，一般分別維持在<1.0 mg·kg-1和1.0～1.0×101μg·L-1[18]。我國(guó)華中地區(qū)某大型生活垃圾場(chǎng)固體廢棄物中土霉素、四環(huán)素和磺胺甲惡唑3種抗生素的平均檢出濃度分別達(dá)到1.0×102±1.4×102μg·kg-1、6.4×101±3.8×101μg·kg-1和4.8×101±8.1 μg·kg-1[18]。孫金昭[11]和Sui等[19]在垃圾滲濾液中檢測(cè)到14種抗生素，濃度在3.9×10-1～3.5×102ng·L-1水平，同時(shí)檢測(cè)到4種耐藥基因ermB、sulI、sulII和mexF水平為1.9×102～5.1×106copies·ng-1。Wu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，虎林和徐浦生活垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液調(diào)節(jié)池中的抗生素濃度分別達(dá)到9.9×102±2.0×103ng·L-1和3.5×102±9.3×102ng·L-1(n=40)，同時(shí)在所有的滲濾液樣品中均有耐藥基因檢出，其中，tetQ和tetW和四環(huán)素類抗生素之間顯著相關(guān)。Wang等[21]對(duì)我國(guó)多個(gè)地區(qū)生活垃圾滲濾液進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)耐藥基因tetQ、tetW、blaTEM、sulⅠ和sulⅡ普遍存在?，F(xiàn)有研究表明，廢棄物垃圾及其滲濾液中賦存多種抗生素及耐藥基因，抗生素及耐藥基因可能通過(guò)地表徑流擴(kuò)散、填埋場(chǎng)滲漏等形式傳播擴(kuò)散至垃圾場(chǎng)周邊環(huán)境中，如土壤、地表水和地下水體等，從而增加抗生素抗性的潛在暴露風(fēng)險(xiǎn)[5]。

1.2 污泥中抗生素及耐藥基因的賦存

目前，研究已證實(shí)，污水處理廠是環(huán)境中抗生素及耐藥基因的主要來(lái)源之一，其中，污泥所含抗生素濃度水平多為μg·kg-1～mg·kg-1級(jí)[22-23]。Chen等[24]調(diào)查了45座污水處理廠中脫水污泥的殘留藥物濃度水平，其中，氧氟沙星和諾氟沙星的檢出率達(dá)90%以上，最高濃度水平分別為2.5×104μg·kg-1和5.3×103μg·kg-1。周佳虹[25]對(duì)污水處理廠污泥進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)喹諾酮類抗生素濃度水平為2.3×102～4.5×103μg·kg-1。Gan等[26]在污水處理廠脫水污泥中檢測(cè)到阿奇霉素的濃度為4.7×102μg·kg-1。廣州某污水處理廠脫水污泥中四環(huán)素和土霉素的最高濃度分別為1.6×103μg·kg-1和1.7×103μg·kg-1，遠(yuǎn)高于美國(guó)的檢出濃度[27]。Zhang等[28]和Yang等[29]在活性污泥中檢測(cè)到數(shù)百個(gè)耐藥基因，其中，四環(huán)素、磺胺和氯霉素的耐藥基因含量最為豐富。Zhang等[30]采集了全球15個(gè)污水處理廠的活性污泥，研究發(fā)現(xiàn)，耐藥基因tetA、tetC、tetG、tetM、tetS和tetX均能廣泛檢出。Munir等[31]在污泥中檢測(cè)到耐藥基因的含量水平高達(dá)5.6×106～4.3×109copies·g-1。污水處理廠污泥中殘留多種且高濃度的抗生素及耐藥基因，成為環(huán)境中細(xì)菌耐藥污染的“源”[32]。

1.3 畜禽糞便中抗生素及耐藥基因的賦存

由于抗生素在動(dòng)物體內(nèi)未被完全吸收，隨糞便排出體外?；诂F(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)可知，糞便中的抗生素殘留濃度可達(dá)到mg·kg-1級(jí)。Li等[33]在畜禽糞便中檢測(cè)到抗生素的殘留水平為8.0×10-2～5.7×101mg·kg-1，其中，豬糞中四環(huán)素含量可達(dá)5.7×101mg·kg-1，磺胺類抗生素含量可達(dá)7.1 mg·kg-1。Chen等[34]從中國(guó)東部某養(yǎng)豬場(chǎng)采集到的豬糞樣品中，分析了四環(huán)素、土霉素、氯四環(huán)素、多西環(huán)素和磺胺嘧啶的濃度，最大可分別達(dá)到1.0×102、3.5×102、1.4×102、3.7×101和7.1 mg·kg-1。Pan等[35]在山東21家養(yǎng)豬場(chǎng)豬糞中，發(fā)現(xiàn)四環(huán)素類抗生素檢出率為84.9%～96.8%，其中，金霉素的檢出濃度高達(dá)7.6×102mg·kg-1。Zhang等[36]在畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)雞糞樣品中檢測(cè)到抗生素殘留量為4.5×103μg·kg-1的抗生素殘留量，其中，氟喹諾酮類(60.4%)和磺胺類(19.7%)是抗生素殘留量最大的2組。另有研究者對(duì)豬糞中四環(huán)素類和磺胺類耐藥基因的相對(duì)豐度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)兩者相對(duì)豐度分別為10-5～10-3和10-4～10-3[37]。張錦[38]對(duì)奶牛場(chǎng)糞便中四環(huán)素類和磺胺類耐藥基因豐度進(jìn)行調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)sulI的相對(duì)豐度高達(dá)10-4以上。畜禽養(yǎng)殖業(yè)每年產(chǎn)生的糞便中含有大量畜用抗生素及其代謝產(chǎn)物，使畜禽糞便成為環(huán)境中重要的抗生素和耐藥基因的污染源之一[37]。

2 農(nóng)村固體廢棄物中抗生素的遷移轉(zhuǎn)化及耐藥基因的傳播擴(kuò)散(Antibiotic migration and resistance gene transmission in rural solid waste)

環(huán)境中抗生素的遷移轉(zhuǎn)化主要為吸附和降解過(guò)程[49]。首先，吸附是抗生素在環(huán)境中遷移的重要途徑，即抗生素分子通過(guò)分子間作用力吸附在固體表面，或通過(guò)某些官能團(tuán)如羧酸和醛等與環(huán)境中的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成螯合物等，使抗生素分子留存在環(huán)境介質(zhì)中。一般而言，容易被吸附的抗生素，在環(huán)境中存留時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)植被及微生物菌群影響較大。抗生素分子結(jié)構(gòu)和土壤理化等因素影響其吸附作用。其次，環(huán)境中抗生素的降解過(guò)程主要包括光解、水解及微生物降解等。抗生素降解后，其活性和毒性會(huì)可能有所降低，然而有時(shí)會(huì)產(chǎn)生比母體毒性更強(qiáng)的降解產(chǎn)物[50]。研究表明，生活垃圾、污泥和畜禽糞便中的抗生素會(huì)通過(guò)填埋或用作土壤肥料等方式進(jìn)入土壤和地下水環(huán)境中，使得抗生素得到進(jìn)一步遷移，造成二次污染(圖1)[51]。有研究者發(fā)現(xiàn)，磺胺嘧啶、磺胺甲惡唑和土霉素在鄰近家禽養(yǎng)殖場(chǎng)的土壤中的濃度分別達(dá)2.5、2.4和4.2 mg·kg-1[51]。Hu等[52]]對(duì)北方某施用糞肥的蔬菜基地地下水進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)多種抗生素類污染物均有殘留。Peng等[53]在某城郊垃圾場(chǎng)附近的地下水檢測(cè)出多種抗生素，其中檢出率最高的磺胺甲惡唑濃度水平為2.9×101～1.2×102ng·L-1。

表1 固體廢棄物中部分抗生素和耐藥基因(ARGs)賦存現(xiàn)狀Table 1 Occurrence of some antibiotics and antibiotic resistance genes (ARGs) in solid wastes

圖1 環(huán)境中抗生素的遷移[25]Fig. 1 Antibiotic migration in the environment [25]

耐藥基因在環(huán)境中的傳播擴(kuò)散除了依靠抗性細(xì)菌的自身繁殖外，還借助于各種基因水平轉(zhuǎn)移方式，包括細(xì)菌之間的質(zhì)粒結(jié)合轉(zhuǎn)移、噬菌體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用及細(xì)菌直接攝取裸露DNA的自然轉(zhuǎn)化作用。由于質(zhì)粒的宿主范圍廣且通常含有其他能夠介導(dǎo)基因獲取及轉(zhuǎn)移的相關(guān)基因元件(轉(zhuǎn)座子、整合子等)，其成為環(huán)境中介導(dǎo)耐藥基因水平轉(zhuǎn)移的主要方式[54-55]。武冬[5]研究發(fā)現(xiàn)，垃圾滲濾液中耐藥基因的傳播與質(zhì)粒等可移動(dòng)基因元件的水平呈正相關(guān)，即通過(guò)可移動(dòng)基因元件的結(jié)合，耐藥基因可以在不同細(xì)菌(種)間完成基因水平傳播。有研究發(fā)現(xiàn)，活性污泥中含有大量的可移動(dòng)遺傳元件，這些可移動(dòng)遺傳元件作為耐藥基因的載體，促進(jìn)耐藥基因在污泥環(huán)境中快速擴(kuò)散[56]。Binh等[57]的研究表明，豬糞中分離的接合質(zhì)粒包括IncP-1、pHV216-like、IncN和IncW，其中，IncN比例高達(dá)34%。Heuer等[58]發(fā)現(xiàn)施用糞肥的農(nóng)田土壤中耐藥基因和耐藥細(xì)菌含量顯著增加，攜帶耐藥基因的基因組能夠通過(guò)質(zhì)粒、整合子等基因移動(dòng)元件在土壤微生物群落中轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。

3 抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理及耐藥基因健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(Ecological risk management of antibiotics and health risk assessment of ARGs)

目前，評(píng)價(jià)有機(jī)污染物環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要方法包括3種：毒性當(dāng)量法、毒性中低值法和風(fēng)險(xiǎn)商值法。毒性當(dāng)量法常用于多氯聯(lián)苯的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[59-60]，毒性中低值法常用于多環(huán)芳烴類污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)于抗生素等藥物對(duì)環(huán)境潛在的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)常用風(fēng)險(xiǎn)商值法[61-62]。

抗生素污染威脅著全人類的安全，近年來(lái)引起了全球各界的廣泛關(guān)注。2015年，世界動(dòng)物衛(wèi)生組織通過(guò)了新修訂的重要獸用抗菌素目錄并更新了“負(fù)責(zé)任并謹(jǐn)慎使用抗生素”相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[63]。2016年9月，二十國(guó)集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人杭州峰會(huì)公報(bào)指出“抗生素耐藥性嚴(yán)重威脅公共健康，我們將推動(dòng)謹(jǐn)慎使用抗生素”[64]。

國(guó)際社會(huì)已經(jīng)對(duì)抗生素使用情況和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等做出了一系列新的規(guī)定，我國(guó)抗生素污染形勢(shì)尤為嚴(yán)峻，因此，加強(qiáng)抗生素控制管理迫在眉睫。筆者根據(jù)目前研究狀況，建議抗生素風(fēng)險(xiǎn)控制管理從以下幾個(gè)方面展開(kāi)。對(duì)于人用抗生素：(1)抗生素采購(gòu)管理?？股氐牟少?gòu)要充分考慮患者的實(shí)際需求和意愿，避免利益為先。采購(gòu)人員需從正規(guī)渠道采購(gòu)并與供應(yīng)商簽訂合法協(xié)議[65]。(2)患者知識(shí)宣傳。向患者發(fā)放抗生素知識(shí)宣傳手冊(cè)，加強(qiáng)對(duì)患者的引導(dǎo)，提高配合度。醫(yī)護(hù)人員出售抗生素類藥物前要講清用法、用量及副反應(yīng)，與患者核對(duì)藥方避免漏發(fā)[66]。(3)醫(yī)護(hù)人員專業(yè)培訓(xùn)?，F(xiàn)階段部分醫(yī)護(hù)人員對(duì)抗生素的認(rèn)識(shí)不夠深刻，藥物濫用現(xiàn)象仍然普遍發(fā)生。醫(yī)護(hù)人員水平直接影響用藥安全，因此，需要定期組織培訓(xùn)，提高用藥管理意識(shí)[67]。(4)考核和獎(jiǎng)懲機(jī)制。組建用藥安全考核小組，定期抽查抗生素使用情況和醫(yī)護(hù)人員抗生素相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)情況，確保有效監(jiān)督并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)制定獎(jiǎng)懲和責(zé)任機(jī)制，提高醫(yī)護(hù)人員抗生素使用專業(yè)技術(shù)水平[68-70]。(5)過(guò)期藥物回收。部分家庭常備藥物存在過(guò)期后隨生活垃圾一起丟棄處理現(xiàn)象，需要建立相應(yīng)回收機(jī)制，對(duì)過(guò)期藥物進(jìn)行專業(yè)處理。對(duì)于獸用抗生素：(1)推廣生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)。探尋畜禽飼養(yǎng)過(guò)程中的最佳管理辦法，保持動(dòng)物健康并控制傳染病的發(fā)生進(jìn)而減少抗生素的使用情況。(2)建全獸藥監(jiān)管機(jī)制。獸藥的選擇和使用對(duì)后續(xù)環(huán)境中抗生素的生態(tài)效應(yīng)有重要影響，因此，有必要建立一個(gè)跨衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等部門(mén)的監(jiān)管機(jī)制。指導(dǎo)養(yǎng)殖戶正確地使用抗生素及其替代品，通過(guò)加強(qiáng)宣傳和定期抽查等方式，嚴(yán)格控制畜禽養(yǎng)殖中抗生素的種類和用量[71]。(3)完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法。為指導(dǎo)獸用抗生素的環(huán)境管理工作，有必要根據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)和國(guó)際上有關(guān)環(huán)境中抗生素方面的研究，制定適合我國(guó)國(guó)情的獸用抗生素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則[72]。(4)加強(qiáng)畜禽糞便管理。畜禽糞便的環(huán)境溢出容易造成抗生素污染，可以通過(guò)控制地表徑流、限制養(yǎng)殖場(chǎng)泥沙搬運(yùn)作用并防止氧化塘溢出等措施來(lái)抑制畜禽糞便的環(huán)境溢出。(5)制定糞便中抗生素排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中沒(méi)有關(guān)于抗生素排放的指標(biāo)。有必要制定糞便中抗生素排放標(biāo)準(zhǔn)和總量控制指標(biāo)，對(duì)于未經(jīng)處理或處理后抗生素含量仍未達(dá)標(biāo)的畜禽糞便，禁止作為有機(jī)肥施用于農(nóng)田中或進(jìn)行物理填埋[73-74]。

耐藥基因的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是通過(guò)計(jì)算人體健康風(fēng)險(xiǎn)熵值，即耐藥基因?qū)θ梭w不良影響的發(fā)生概率來(lái)評(píng)估暴露于抗性污染的個(gè)體健康受到影響的風(fēng)險(xiǎn)[75]。耐藥基因可以通過(guò)水平轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)入人類病原菌，形成多重抗性表型進(jìn)而威脅人類健康，因此，耐藥基因健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)必須考慮水平轉(zhuǎn)移的影響[76]。由于耐藥基因存在數(shù)目繁多的供體菌、受體菌和可移動(dòng)遺傳因子，因此，目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)定量描繪基因水平轉(zhuǎn)移過(guò)程和頻率，這也成為耐藥基因健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的最大挑戰(zhàn)[56]。

現(xiàn)階段耐藥基因健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)經(jīng)典模型主要包括危害識(shí)別、劑量-反應(yīng)關(guān)系、暴露評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)特征[77]，具體如下。(1)危害識(shí)別：充分考慮耐藥基因種類、豐度，結(jié)合暴露數(shù)據(jù)確定哪些基因需要進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)有研究進(jìn)展針對(duì)耐藥基因的危害程度進(jìn)行分級(jí)，Martinez等[78]將耐藥基因分為7個(gè)危害級(jí)別。(2)劑量-反應(yīng)關(guān)系：反映了在一定的暴露劑量下，由耐藥基因?qū)е碌膫€(gè)體不良健康反應(yīng)的可能性與嚴(yán)重程度。劑量-反應(yīng)關(guān)系為健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了轉(zhuǎn)換暴露信息的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[79]。(3)暴露評(píng)價(jià)：由于耐藥基因的普遍存在，人類與環(huán)境介質(zhì)的接觸有可能導(dǎo)致耐藥基因的暴露。有必要建立不同環(huán)境介質(zhì)中耐藥基因檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，為耐藥基因健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供暴露量這一重要參數(shù)[80]。(4)風(fēng)險(xiǎn)特征：根據(jù)前期危害識(shí)別、劑量-反應(yīng)關(guān)系以及暴露評(píng)價(jià)的研究結(jié)果，定性定量地評(píng)估不同種耐藥基因?qū)θ梭w健康風(fēng)險(xiǎn)[56,76]。

4 固體廢棄物中抗生素及耐藥基因的消控(Elimination of antibiotic and ARGs in solid wastes)

鑒于抗生素污染帶來(lái)的嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題，對(duì)其消控處理成為目前的研究熱點(diǎn)。當(dāng)下去除抗生素殘留采用的技術(shù)主要包括理化方法和微生物降解法。

理化方法主要包括：(1)土壤滲濾系統(tǒng)法。利用土壤蓄水層中的物理、化學(xué)和微生物協(xié)同作用來(lái)去除有機(jī)污染物。Drewes等[81]以及Onesios和Bouwer[82]研究發(fā)現(xiàn)，該方法可以去除99%的吉非羅齊、布洛芬和萘普生，95%的氟尿嘧啶、酮洛芬和三氯生。Sharma等[83]在美國(guó)西南地區(qū)應(yīng)用此法，對(duì)磺胺類抗生素的去除效果達(dá)到90%。該方法對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境存在一定影響，如何保證土壤滲濾系統(tǒng)的處理負(fù)荷以及將處理土壤與周圍土壤隔離避免污染環(huán)境，是該方法需要解決的問(wèn)題[84]。(2)超聲降解法。該方法是近幾年新興的一種抗生素污水處理方法，受到人們的廣泛關(guān)注。Guo等[85]利用此法研究磺胺類物質(zhì)在不同初始濃度下的去除效率，發(fā)現(xiàn)磺胺嘧啶溶液初始濃度為2、4、6、8、10和20 mg·L-1時(shí)超聲4 h，去除率分別達(dá)到83.15%、57.38%、47.37%、39.95%、32.08%和21.18%。Xiao等[86]的研究表明，擴(kuò)散性越好的疏水性物質(zhì)更容易被降解，且初始濃度越高越容易降解。該方法易操作、無(wú)化學(xué)添加劑，但去除效率受超聲功率、有機(jī)物初始濃度、溶液pH值、溶液中溶解氣體種類以及汽泡的體積和數(shù)量影響較大[84]。(3)低溫等離子技術(shù)。利用離子體內(nèi)大量活性粒子產(chǎn)生的高能電子輻射、臭氧和紫外光等與污染物的作用，在極短的時(shí)間內(nèi)分解污染物分子并進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)，以此降解污染物。Magureanu等[87]采用該方法對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素進(jìn)行去除，結(jié)果顯示，阿莫西林被處理10 min后開(kāi)始降解，苯唑西林和氨比西林則在30 min后開(kāi)始降解。該方法降解速率快，但能量利用率有待提高，電極間容易被腐蝕，放電穩(wěn)定性較差[88]。

微生物降解法主要包括：(1)活性污泥法。利用好氧細(xì)菌分泌胞外酶，將水中的膠質(zhì)有機(jī)物分解為可溶解有機(jī)物?？扇芙庥袡C(jī)物通過(guò)滲透作用進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞膜，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)特異性基因的表達(dá)，隨后被分解。同時(shí)細(xì)菌利用有機(jī)物分解釋放的能量增殖，進(jìn)一步加強(qiáng)有機(jī)物的降解。研究發(fā)現(xiàn)，活性污泥法對(duì)磺胺甲惡唑、磺胺二甲氧基嘧啶和磺胺甲氧基嘧啶的降解率分別為24%、30%和19%[89-90]。該方法工藝成熟但存在占地廣、成本高、污泥生產(chǎn)量大和易膨脹等問(wèn)題[91]。(2)膜生物反應(yīng)器(MBR)法。是一種將活性污泥處理與微濾或超濾技術(shù)相結(jié)合的方法。Sahar等[92]研究發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)器對(duì)甲氧芐啶、磺胺二甲嘧啶、羅紅霉素、紅霉素和克拉霉素的去除率分別高達(dá)99%、70%、68%、61%和86%。該方法對(duì)抗生素具有良好的去除效果，但存在膜污染、膜消耗量大的問(wèn)題[93-94]。膜生物反應(yīng)器法的性能還受到鹽度、菌群和溫度等多種因素的影響[95]。(3)堆肥法。將原生有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的有機(jī)土壤的改良技術(shù)，主要有好氧堆肥和厭氧堆肥2種類型，在不同類型抗生素的降解中均有應(yīng)用。Shi等[96]在糞便中添加4種典型的抗生素進(jìn)行好氧堆肥，20 d內(nèi)抗生素的去除率達(dá)到了90%以上。Spielmeyer等[97]研究發(fā)現(xiàn)，厭氧發(fā)酵對(duì)7種磺胺類藥物和甲氧芐啶均有去除效果，而且代謝物的抗菌活性顯著降低。

本文所述的6種抗生素及耐藥基因的消控方法目前在不同情況下均有所應(yīng)用，但各方法也受到自身缺陷及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的制約，其中，堆肥法成為處理有機(jī)固體廢棄物的常用方法，在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用。堆肥法就是在一定作用條件下通過(guò)微生物的生物化學(xué)降解或發(fā)酵作用，將垃圾、污泥和畜禽糞便等進(jìn)行礦質(zhì)化、腐殖化和無(wú)害化，使得各種復(fù)雜的有機(jī)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為可溶性養(yǎng)分和腐殖質(zhì)。經(jīng)過(guò)合理有效的堆肥處理，可以消除惡臭，并在分解過(guò)程中產(chǎn)生高溫，有效地殺死各種病原體、寄生蟲(chóng)卵和雜草種子等。多項(xiàng)研究表明，堆肥能夠有效去除有機(jī)固廢中殘留的抗生素，從而降低其作為肥料施用于土地時(shí)帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢棄物無(wú)害化處理及多層次資源化利用，建議進(jìn)行深入研究以推廣應(yīng)用。

5 展望(Future research prospects)

目前，多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)抗生素的濫用以及抗生素耐藥基因的環(huán)境殘留和遷移問(wèn)題給予了充分重視，但我國(guó)相關(guān)研究工作尚處于初期發(fā)展階段，重視程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，研究深度和廣度亦顯不足。針對(duì)目前存在的問(wèn)題，本文提出如下建議：(1)開(kāi)展全國(guó)范圍內(nèi)抗生素和耐藥基因的污染情況調(diào)查，尤其是與人們生活息息相關(guān)的一些區(qū)域。結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)抗生素消減技術(shù)，將技術(shù)落實(shí)、簡(jiǎn)化并應(yīng)用到耐藥基因高豐度地區(qū)，進(jìn)行技術(shù)普及。(2)進(jìn)一步改良有機(jī)肥制造工藝，使其在滿足養(yǎng)分含量的基礎(chǔ)上，盡可能降低耐藥基因的豐度與表達(dá)量。(3)建立健全我國(guó)的抗生素及細(xì)菌耐藥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，加強(qiáng)抗生素及其復(fù)合污染物生態(tài)毒性作用的研究。(4)抗生素抗性是全球性的環(huán)境問(wèn)題，因此有必要進(jìn)行國(guó)際合作，建立全球共享的數(shù)據(jù)庫(kù)。

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