抗生素和抗性基因的环境迁移遏止对策

蔡金章

摘 要：水环境和土壤中抗生素和抗药基因（ARGs）污染问题日益严重。本文从畜牧养殖业、医院和污水处理厂（WWTPs）、水产养殖等角度阐明抗生素和ARGs的环境释放途径，为减少抗生素和ARGs的传播提供建议。

关键词：抗生素；ARGs；畜牧养殖业；医院；污水处理厂；水产养殖

抗生素是药物和个人护理品中一种重要组成，80%-90%的抗生素被人和动物排出体外，造成环境中抗生素污染问题。我国由抗生素滥用带来的环境污染问题更为严重。抗生素和ARGs的环境污染问题已经引起了研究人员的广泛关注，并且一些学者已经对水环境、土壤、饮用水、食物中抗生素和ARGs的分布情况做了细致的研究；也有学者对抗生素的环境归趋进行了深入的探究，评估抗生素的生态风险和健康风险，并取得了显著的成果。本文考虑了三种抗生素和ARG环境暴露的来源：畜牧养殖业、医院和WWTPs、水产养殖。为了减少抗生素和ARGs在环境中的传播，本文在以上三个方面提供缓解方案，以减少抗生素和ARGs的传播。

一、限制畜牧养殖业来源

1.优化抗生素的使用

抗生素在畜牧养殖业药物的使用中占有很大比重，尽管被施用抗生素的种类和剂量存在显著性差异，但中国每年约50%的抗生素被作为畜禽疾病治疗和生长促进剂使用，畜牧养殖业中抗生素的使用愈加不受控制。在一些国家，甚至抗生素已经被禁止作为生长促进剂使用。首先，限制畜牧养殖业中抗生素的使用种类和剂量，是控制和减少抗生素和ARGs释放到环境中最直接途径。其次，降低动物养殖密度、改进营养计划等措施来保持动物健康以控制农场疾病爆发。这些措施可以减少抗生素和ARGs从动物转移到人类体内的途径。

2.寻求抗生素替代物

金属（如：铜、锌、砷等）常被添加到动物饲料中作为抗生素的替代品。然而，金属元素在种植土壤中的富集行为，对种植土壤带来的环境危害在某些情况下往往较抗生素严重。所以，寻求如草药这类具有抗微生物活性、廉价、易于交付使用的替代品势在必行，增加针对动物、家禽和鱼类抗菌药物的选择性。

3.加强粪肥管理

在水环境和土壤不受污染的前提下对粪肥进行管理保存，包括防止粪肥溢出和渗漏、控制粪肥堆积处的地表径流、限制养殖场的泥沙侵蚀和运输。长期的粪便储存在遏制抗生素和ARGs迁移方面证明是有效的，浇水、曝气和堆肥在有氧条件下消除50%-70%的抗生素，消除效率主要取决于持续时间和温度。此外，利用大肠杆菌菌株在厌氧条件下对粪肥中的ARGs进行生物处理也是可行的，从而限制ARGs的迁移能力。最后，只有当农作物对营养物质需求高时才允许粪肥的施用，以降低粪肥中抗生素和ARGs的迁移速率。

4.政策协同管理

在政策层面，建立环境和动物粪肥中抗生素浓度标准；鼓励集约化农场内沼气设施的建设，对废物处理提供资金帮扶。政策控制是一项艰巨的挑战，它需要大量利益相关者达成一致合作和执行。

二、医院和工业废水处理

1.污水处理厂

据世界卫生组织估计，全球约有26亿人无法获得基本的卫生设施，这可能是导致抗生素和ARGs直接释放到环境中的原因之一。因此，良好的卫生习惯可能是缓解抗生素和ARGs传播的关键。WWTPs在收集和处理各类污水和保护环境健康方面發挥着重要作用，传统的WWTPs不适用于去除抗生素和ARGs。尽管废水通常经过紫外线辐射或氯化消毒来杀死抗性细菌，但ARGs依旧存在于处理后的废水废物中。由于抗生素和ARGs的渗透作用可能污染地下水和地表水，垃圾填埋存在着巨大风险，所以，完善WWTPs的功能，提高抗生素和ARGs的去除率势在必行，而且在不造成空气污染的前提下，可以通过焚烧降低废物中抗生素和ARGs的浓度，焚烧产生的热量也可以作为新型能源使用。

2.废水废物的预处理

制药厂和医院关于抗生素生产和排放情况难以统计，一般情况下制药厂和医院将废弃物不经过预处理直接排放到WWTPs，这无疑增加了WWTPs的处理难度。制药厂和医院在将废弃物排入公共下水道系统之前进行一定的预处理，去除部分抗生素和ARGs以降低WWTPs的处理压力，多级处理降低废物废水中抗生素和ARGs的浓度。

3.加强渔业管理

全球大部分水产养殖发生在少有国家法规和兽医专业人员指导下，渔业养殖中抗生素直接投放造成抗生素和ARGs的产生和传播，以及渔产品中抗生素和ARGs残留，这种水产养殖方式加剧了抗生素和ARGs的扩散。渔业养殖中通过降低鱼类密度、防止野生鱼入侵、避免过度使用饲料来避免抗生素和ARGs的传播。鱼饲料也是抗生素和ARGs的直接来源，避免水产养殖工人直接接触养殖水体和鱼饲料，对降低携带和传播抗生素和ARGs极为有效。

4.政策协助

目前，经济激励措施是最强和最有效的方式。短期内的资金扶持是缓解抗生素和ARGs污染的重要手段，当地政府可以通过监管，在不同层面提供经济激励措施，但对违规行为严格惩罚。长期上则通过环境责任制和公共健康教育宣传协助实行，增加媒体和学者的宣传频次，提高民众整体素质。

三、结语

我们在畜牧养殖业、医院和污水处理厂、水产养殖中确定了几种管理方案，可以帮助减轻环境中抗生素和ARGs的风险。其中许多是经济可行的实用策略，可以协同实施。同时，宣传、教育、监测对于通过环境路径限制抗生素和ARGs传播也至关重要。

参考文献：

[1]Kummerer K. Antibiotics in the aquatic environment--a review--part I[J]. Chemosphere，2009，75（4）： 417-434.

[2]郭晓，李国良，刘孝利，陈求稳. 梅江流域沉积物中四环素类抗生素的空间分布特征及其迁移转化规律[J]. 环境科学学报，2015，10： 3202-3209.

[3]Adriano D. Distribution and Bioavailability of Trace Elements in Livestock and Poultry Manure By-Products[J]. Critical Reviews in Environmental Science & Technology，2004，34（3）： 291-338.

[4]Wang L，Oda Y，Grewal S，Morrison M，Michel F C，Yu Z. Persistence of Resistance to Erythromycin and Tetracycline in Swine Manure During Simulated Composting and Lagoon Treatments[J]. Microb Ecol，2012，63（1）： 32-40.

[5]WHO. World Health Organization[OL]. http：//www.who.int/water_sanitation_health/mdg1/en/index.htm