畜禽粪便中残留抗生素污染特性及其生物降解研究

侯灵岩

（长垣市农业农村局，河南长垣 453400）

我国畜禽养殖业逐渐规模化、集约化的过程中，为了保障畜禽健康和养殖效益，抗生素的使用量不断增加，在促进畜牧养殖业生产发展的同时，也带来了比较严重的抗生素污染问题，四环素类以及磺胺类抗性基因的检出率最高。畜禽粪便残留抗生素污染已经带来了比较严重的土壤污染、水体污染以及抗性基因污染，对人体健康存在潜在危险。因此，要高度重视畜禽粪便中的抗生素、抗生素抗性基因等的新型污染物，发展绿色、健康、可持续畜牧业。

1 畜禽粪便中抗生素污染途径

畜禽养殖中添加的抗生素并不能被动物完全吸收，大部分抗生素以母体化合物或代谢产物形式通过畜禽粪便和尿液排出，进入土壤或水体系统。进入土壤后通过地表径流的冲刷、渗滤以及非饱和水带的迁移进入地表水，地表水中的抗生素大部分被水体底泥吸附，因此地下水受到抗生素污染的程度比较低。受到抗生素污染的地表水或地下水，可通过饮用或植物吸收累积进入食物链，最终威胁人类健康。此外，畜禽养殖场中的灰尘中抗生素浓度较大，可能通过扩散等途径被人体吸收。

2 畜禽粪便中抗生素残留的危害

2.1 土壤污染

畜禽粪便中残留的抗生素首先进入土壤中，被颗粒物质吸附并能够长期累积于土壤中。当土壤中的抗生素累积量达到一定的阈值后，将会影响土壤中的微生物种群结构变化，甚至将诱导耐药性的产生。

2.2 水环污染

伴随着流失渗透等途径，畜禽粪便中残留的抗生素能够进入水体系统，并累计在水体底泥中，从而污染水环境。同样，若抗生素长期累积残留，必然会影响水体中的微生物种群结构种类，影响水生生物，甚至破坏水体生态系统。

2.3 人类健康潜在威胁

环境中的抗生素通过不同的介质、不同的食物链条不断累积，最终会威胁到位于食物链最顶端的人类的健康。土壤中残留的抗生素被植物吸收后富集在种子、蔬菜或水果中，水体中残留的的抗生素通过鱼虾蟹等水生动物不断富集，使用后将会产生损害。此外，如果无法对水体中的抗生素污染进行有效去除，抗生素残留可直接通过饮用水进入人体，长期饮用将会造成健康威胁。

2.4 抗性基因污染

残留于粪便中的抗生素极易诱导出耐药菌株从而产生抗生素抗性基因，而抗性基因可在不同细菌间传递，可能使更多的微生物获得抗性基因。抗生素抗性基因的检出率是判断污染程度的重要指标，目前对抗生素抗性基因的迁移、转化和消亡规律还缺乏认知，需要不断加强研究。

3 畜禽粪便中抗生素的去除途径及影响因素

2017年3月1日起实施的《有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定高效液相色谱法》，对我国畜禽粪便有机肥处理有促进作用，这就要求要采用生物方法和技术使得畜禽粪便无害化。

3.1 去除途径

（1）好氧堆肥法

在氧气充足条件下，好氧菌能够对粪便进行吸收、氧化以及分解。好氧堆肥温度较高，一般在55～60℃，能够最大限度地杀灭病原菌，有机质的降解速度也快，是堆肥化的首选。在有机质降解过程中，好氧菌将抗生素残留物最终分解为水和二氧化碳。另外，在堆肥过程中添加抑制剂或嗜热菌剂等改善堆肥条件，延长高温持续时间，可在一定程度上降低抗生素抗性基因的含量，防止土壤污染。有研究发现，在猪粪中人为添加抗生素，通过高温堆肥法能实现75%以上的去除率。

（2）厌氧消化法

厌氧消化的过程中，厌氧菌分解有机物的同时，也可有效分解抗生素，减少抗生素残留污染。最关键的是，厌氧消化法能够产生生物能源，绿色、经济且有能源效益，也是处理畜禽粪便的有效途径。

3.2 影响因素

（1）温度。不同的温度区间适宜生长的微生物类型不同，因此对抗生素的转化能力也不同，在堆肥升温及高温阶段，微生物活动强，去除效率也较高。

（2）含水量。水分不仅能够参与微生物新陈代谢，还可调节堆肥温度，适当的水分含量可以促进抗生素的分解。好氧堆肥的含水量一般控制在50～60%。

（3）pH值。pH值同样通过调节微生物的新陈代谢进而影响降解效果，一般控制在 6～9 范围内较为合适。有研究表明金霉素在碱性和中性条件下降解率高于酸性条件。

（4）外源微生物添加。通过添加外源微生物可有效提高抗生素的降解效率，其难点在于特定抗生素降解菌株的筛选以及降解条件的控制。

（5）通气状态。通气状态直接影响微生物对抗生素的降解速度，一般含氧量控制在10%-20%较为合适。

（6）有机质添加。堆肥过程中麦秸、锯末等有机质的添加可对抗生素降解起到促进作用。