抗生素土壤污染及其修复探讨

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2019-09-25
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摘要 : 6抗生素土壤污染和危害日益被人们所发现 和重视。 由于其进入土壤方式的隐蔽性及危害的潜伏性, 土壤中抗生素污染及治理研究一直滞后于常规土壤污染 物。 文章简要介绍了抗生素在环境中存在的严峻形势,以 及进入土壤环境途径、迁移转化及生态风险,进一步分析 了土壤抗生素污染植物修复的原理和研究应用前景。

抗生素土壤污染和危害日益被人们所发现 和重视。 由于其进入土壤方式的隐蔽性及危害的潜伏性, 土壤中抗生素污染及治理研究一直滞后于常规土壤污染 物。 文章简要介绍了抗生素在环境中存在的严峻形势,以 及进入土壤环境途径、迁移转化及生态风险,进一步分析 了土壤抗生素污染植物修复的原理和研究应用前景。 小型取土钻机,土壤采样钻,柱状土采样钻,原状土取样钻机,手持式取土钻机,

关键词:抗生素;土壤污染;生态风险;植物修复

1 环境中的抗生素 

1.1 抗生素的存在现状 

抗生素指的是由微生物产生或者是化学合成的具有抗病原 体或其它生物活性的一类物质,主要有四环素类、喹诺酮类、大 环内酯类、氯霉素类等。而环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)是人工合 成使用最为广泛的喹诺酮类抗生素,是恩诺沙星的代谢产物,对 革兰氏阴性和革兰氏阳性菌都具有广谱抗菌性。它通过抑制 DNA 旋转酶和拓扑异构酶来阻止细胞分裂,已被证明具有基因毒性。

抗生素广泛地应用于医疗、畜牧养殖及农业生产。据估计全 球每年使用的抗生素达 100000 到 200000 吨,而中国每年的使用量超过 22000 吨,其中超过 70%是以药物原形随粪尿排出而进入 污水处理系统或直接进入环境。在农业生产中,粪便常被用作肥 料,粪便中的抗生素会渗出进入土壤及底下水,极大地威胁到农 产品的安全,如珠三角地区农场土壤及蔬菜被普遍检出抗生素, 含量高达 1537.4 μg·kg-1,而每份土壤及蔬菜样品中环丙沙星都被 检出,浓度范围为 5.3-119.8μg·kg-1,这些农场都普遍使用粪肥[1,2], 由此可见粪肥的使用是导致农场被抗生素污染的重要原因之一。 在水环境系统的试验中,大多数化合物都是持久性的,只有少数 才是可生物降解的。有基因毒性的化合物如喹诺酮类和甲硝唑类 并不能够被去除,喹诺酮类抗生素会强烈吸附到污泥、土壤和沉 积物当中而不被生物降解。此外,由于污水处理系统对抗生素的 去除率低于 50%,污水厂出水中仍然含有高浓度的抗生素,这些 抗生素未能在污水处理过程或环境中降解或消除,它们将进入到 地表水或地下水甚至是饮用水中,直接威胁到人身安全。由此可 见,施用粪肥和废水排放是导致农业土壤污染的主要途径。小型取土钻机,土壤采样钻,柱状土采样钻,原状土取样钻机,手持式取土钻机,

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1.2 环境中抗生素的危害及迁移 

近年来,环境中不断被发现的抗生素引起了人们的极大关 注,一方面是由于它潜在的生态风险如对环境中微生物参与的 关键进程具有潜在的负面影响,如养分的再生、碳氮循环以及污 染物的降解等过程。抗生素可通过各种途径进入环境中,但我们 对其环境行为及对生态系统的影响却了解甚少。土壤中环丙沙 星并不易被生物降解和矿化作用,而通常是通过阳离子交换作 用强烈的吸附于土壤。抗生素泛滥带来并传播着抗性作用及抗 性基因,环境中的这些抗性基因在特定的条件下通过遗传机制 能在微生物间进行水平转移和放大,进而可能转移至人类病原 细菌,给人类和动物健康带来灾难性的后果。另一方面,抗生素 对人类健康的威胁,抗生素可在动植物食品(肉、奶、蛋、蜂蜜等) 中残留污染,严重危害人体健康,包括“三致”(致癌、致畸、致突 变)作用、生殖与发育毒害、神经毒害、过敏反应、免疫力降低、耐 药性等。对孕妇和胎儿危害尤其严重,如四环素、链霉素、磺胺类 等可造成胎儿畸形、器官功能异常和溶血性贫血等。因此,抗生 素已成为新型重要环境有机污染物和近年来环境科学研究的国 际前沿课题。小型取土钻机,土壤采样钻,柱状土采样钻,原状土取样钻机,手持式取土钻机,

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