山西省畜禽粪污兽药残留分析

米彦飞 ， 李燕秀 ， 郭 禹， 张 薇， 武晋孝，冯俊吾*， 宋艳红， 赵平伟， 刘春龙

（1.山西省检验检测中心，山西省标准计量技术研究院，山西 太原 030027；2.山西农业大学，山西 晋中 030801）

随着畜禽养殖业从散养向规模化转变和发展，兽药在促进动物生长，预防治疗动物疾病方面起着日益重要的作用（Kirchhelle，2018），据农业农村部《2020年中国兽用抗菌药使用情况报告》（2021），2020年我国境内在养殖过程中使用兽用抗菌药总量达到3.27×104t。兽用抗菌药物在畜禽体内不能够完全吸收、代谢和降解，大部分兽药残留会随着畜禽粪污排出，粪污中的代谢产物可能同样具有生物活性（Aust等，2008；Sarmah等，2006）。近年来，我国畜禽粪污产生量持续增加，调研发现2019年畜禽粪污产生量约为7.00×107t，较2016年畜禽粪污产生量有明显提升（焦光月等，2019）。但长期以来，我国畜禽养殖行业配套粪污处理设施严重不足，处理工艺落后，大量畜禽粪污作为肥料直接排放于农田中，畜禽养殖业已成为我国农业面源污染的主要污染源之一（武淑霞等，2018）。

畜禽粪污中的兽药进入土壤后，通过生物降解、水解、吸附-解吸、淋溶等途径向微生态系统、水环境、植物发生迁移转化，破坏生态系统平衡。Martínez-Carballo等（2007）在奥地利鸡场、火 鸡场中检测磺胺嘧啶最高浓度为91 mg/kg。Zhang等（2019）在堆肥设施附近土壤和其他地区土壤进行抗菌药物对比，结果表明，猪粪堆肥设施附近的土壤含有高达182 ng/g的抗菌药物，较其他地区浓度高。兽药残留还可通过环境、食物链进入人体，在人体内蓄积，危及人类健康，其后果不容忽视。因此，针对兽药污染源头畜禽粪污中的兽药残留开展研究，对于掌握畜禽粪污中兽药残留种类和含量以及认识兽药残留的规律，降低或减少其对环境的负效应具有重要的现实意义。本研究对山西省11个地市不同养殖规模的猪、鸡、牛、羊粪污中兽药残留按冬夏两季进行采样检测，并对结果进行分析。

1 材料与方法

1.1主要试剂与仪器设备 磺胺嘧啶（SD）、磺胺甲噁唑（SMZ）、磺胺二甲基嘧啶（SM2）、磺胺甲氧哒嗪（SMP）、磺胺间甲氧嘧啶（SMM）、磺胺喹噁啉（SQ）、磺 胺 二 甲 氧 嘧 啶 （SDM）、 环 丙 沙 星（Ciprofloxacin）、沙拉沙星（Sarafloxacin）、达氟沙星（Danofloxacin）、恩诺沙星（Enrofloxacin）等，均购自德国Dr.Ehrenstorfer公司；诺氟沙星（Norfloxacin）、培氟沙星（Pefloxacin）、洛美沙星（Lomefloxacin）、氧氟沙星（Ofloxacin），均购自中国兽医药品监察所；固相萃取柱（Oasis HLB 3cc 60 mg）、色谱柱（ACQUITY UPLCRBEH C18，1.7 μm，2.1 mm×100 mm）、超高效液相色谱串联质谱仪（UPLC-TQ-S），均购自美国Waters公司。

1.2样品的采集

1.2.1 采样时间和地点 分别在夏季和冬季各采集一次样品。夏季样品采集于2020年6月30日至2020年7月3日，冬季样品采集于2021年11月3日至2021年11月15日。采样点覆盖山西省11个地市，包括大同市、忻州市、朔州市、吕梁市、太原市、晋中市、阳泉市、临汾市、运城市、长治市和晋城市。

1.2.2 养殖场的选择 同一个地市，每种畜禽随机抽取规模化饲养场和散户养殖场的粪污样品。所选规模化养殖场要求具备规范的管理流程，其中肉鸡出栏量高于50000只/年、蛋鸡存栏量高于10000只/年、生猪出栏量高于500头/年、肉牛出栏量高于50头/年、奶牛存栏量200头以上、羊出栏量高于500头/年。

1.2.3 采样方法 采用横断面调查的方法采集猪、鸡、牛、羊四种动物的粪便。在养殖场粪污池中随机选取五个新鲜粪便样品，将五个样品均匀混合后作为一个样品，每份样品鲜重不少于500 g。样品在独立采样包装袋中和冰袋一起放置于保温箱中带回实验室，送检前于-20℃冷冻保存。采集样品数量如表1所示。

表1 样品采样监测点基本情况 个

1.3畜禽粪污中兽药残留的测定方法 采用UPLC-MS/MS方法进行检测，该方法可同时检测15种兽药残留，经方法学考察准确度、精密度良好，检出限为18.41~21.37 μg/kg，定量限为46.02~53.43 μg/kg。

1.4实验数据分析方法 使用MassLynx V4.1导出山西省不同地市不同规模养殖场畜禽粪污的抗菌药物监测的所有数据。利用Origin 2021、GraPhPad Prism 8.0（单因素方差分析法one-way ANOVA）和Excel进行统计分析数据。

2 结果与分析

2.1山西省猪场粪污兽药残留

2.1.1 不同城市猪场粪污兽药残留情况 对山西省不同地市猪场粪污兽药残留情况进行对比，运城市检出量最高，检出量为0~22118.34 μg/kg。氟喹诺酮类检出量比磺胺类抗高。恩诺沙星的检出量和检出率均较高，总检出量可达26157.80 μg/kg，检出率达22.73%（表2）。

表2 山西省猪场粪污兽药残留情况

2.1.2 不同季节猪场粪污兽药残留情况 各猪场粪污中抗菌药物的季节检出特点是冬季检出量明显高于夏季。表明在猪场养殖过程中冬季对抗菌药物的使用量较大。

2.1.3 不同规格猪场粪污兽药残留情况 规模化饲养场猪粪污中抗菌药物检出量大于散户养殖场。

2.2山西省鸡场粪污兽药残留

2.2.1 不同城市鸡场粪污兽药残留情况 对山西省不同地市猪场粪污兽药残留情况进行对比，阳泉市鸡场粪污中抗菌药物检出量最高，检出量为0~5773.21 μg/kg。氟喹诺酮类抗菌药物检出量比磺胺类抗菌药物检出量高，恩诺沙星检出量和检出率比其他品种的抗菌药物高，检出量达12725.16 μg/kg。检出率为17.31%（表3）。

表3 山西省鸡场粪污兽药残留情况

2.2.2 不同季节鸡场粪污兽药残留情况 在鸡场粪污中冬季抗菌药物检出量较夏季高。氟喹诺酮类检出量大于磺胺类。表明在鸡场，冬季对氟喹诺酮类的使用量较大。

2.2.3 不同规格鸡场粪污兽药残留情况 规模化饲养场检出量比散户养殖场高四倍，且对于氟喹诺酮类的检出量明显大于磺胺类。表明在鸡场养殖过程中规模化饲养场对抗菌药物，尤其是氟喹诺酮类的使用量较散户养殖场大。

2.3山西省牛场粪污兽药残留

2.3.1 不同城市牛场粪污兽药残留情况 对山西省不同地市猪场粪污兽药残留情况进行对比，忻州市牛场粪污中抗菌药物检出量最高，检出量为0~1537.721 μg/kg。未检出磺胺类抗菌药物，氧氟沙星检出量较高，为2232.37 μg/kg。诺氟沙星、环丙沙星检出率相对较高，检出率均为13.16%（表4）。

表4 山西省牛场粪污兽药残留情况

2.3.2 不同季节牛场粪污兽药残留情况 在牛场，冬季粪污抗菌药的检出量比夏季高。表明与夏季相比，牛场冬季会使用较多的抗菌药物。

2.3.3 不同规格牛场粪污兽药残留情况 规模化饲养场中抗菌药物检出量比散户养殖场高。表明在养殖过程中规模化饲养场对抗菌药物的使用量较散户养殖场大。

2.4山西省羊场粪污兽药残留

2.4.1 不同城市羊场粪污兽药残留情况 对山西省不同地市猪场粪污兽药残留情况进行对比，临汾市检出量最高，检出量为0~490 μg/kg。氟喹诺酮类抗菌药物检出量比磺胺类抗菌药物高，诺氟沙星的检出量最高，总检出量可达1194.1 μg/kg。

诺氟沙星、恩诺沙星的检出率较高，达到15.91%

（表5）。

表5 山西省羊粪污兽药残留情况

2.4.2 不同季节羊场粪污兽药残留情况 对比山西省11个地市不同季节的羊场粪污中兽药残留检出量，冬季检出量是夏季的八倍。氟喹诺酮类抗菌药物的检出量比磺胺类检出量高。表明在羊场冬季对氟喹诺酮类抗菌药物的使用量较大。

2.4.3 不同规格羊场粪污兽药残留情况 规模化饲养场粪污中抗菌药物检出量比散户养殖场粪污中抗菌药物检出量高。

3 讨论与结论

3.1不同地市畜禽粪污兽药残留 通过对山西不同地市中畜禽粪污抗菌药残留情况进行分析发现，运城市、忻州市抗菌药物检出量相对高，总检出浓度高于2×104μg/kg；太原市、晋中市检出量较低，总检出浓度低于110 μg/kg。呈现山西省南北部检出量较大，中部检出量较小的特点。这可能与太原市、晋中市养殖技术较好和用药合理相关。

3.2不同种畜禽粪污兽药残留 本文中猪、鸡粪中抗菌药检出量较牛、羊粪中抗菌药检出量高，检出率较大的抗菌药为恩诺沙星，环丙沙星，说明猪、鸡养殖过程中对抗菌药的使用量大。本实验检出情况与东营地区的畜禽粪污兽药残留情况相近（任君焘等，2019）。猪、鸡饲养周期相对较短、养殖密度较高，而养殖密度越大，对抗菌药的使用需求越大，因此猪、鸡粪污中抗菌药检出量相对较高。

3.3不同养殖规模畜禽粪污兽药残留 对不同规模猪场进行抗菌药物检测发现，污染程度是大型养殖场＞小型养殖场（姚倩等，2017），与本实验中猪、鸡、牛、羊规模化饲养场中粪污抗菌药物检出量比散户养殖场高的结论相似。大型规模化饲养场畜禽养殖量大，畜禽得细菌性疾病后传染较快，为治疗疾病使用抗菌药物较多。也有部分饲养场为追求更高利益，会在生产过程中使用抗菌药物达到促进动物生长和预防疾病目的，从而造成规模化饲养场中抗菌药物检出量比较高的现象。值得注意的是，虽然规模化养殖场粪污中兽药残留量明显高于散养户养殖场，但在调查中发现规模化养殖场大多配备有粪污处理设备，散养户养殖场粪污则大多直接用于还田，因此散养户养殖场对环境的污染可能要高于规模化养殖场。

3.4不同季节畜禽粪污兽药残留 不同采样季节下各养殖场使用的抗菌药种类和剂量各不相同，粪污中的污染程度有所差异。本实验中冬季样品中抗菌药物检出量高于夏季，检出率较高的是恩诺沙星、环丙沙星、诺氟沙星。不同季节畜禽粪污中抗菌药污染特点与周婧（2019）和高雅琴等（2015）的调查结果相符。由于夏季温度高，生物降解加速，抗菌药物更容易发生分解，导致检出量低；冬季微生物活性受到抑制，抗菌药物在冬季的生物降解较少，检出量高。此外冬季气温低，畜禽多聚集在一起取暖，饲养密度增加，养殖场通风不良，导致有害气体增加、细菌传播增强、畜禽抵抗力降低，多发呼吸道、胃肠道疾病，因此，在养殖过程中多使用抗菌药物预防和治疗疾病（尤庆军，2008）。

3.5兽药残留种类和含量 本研究中的被检样品中除磺胺间甲氧嘧啶、磺胺喹噁啉、磺胺二甲氧嘧啶、培氟沙星、洛美沙星未检出或低于检出限外，磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲氧哒嗪、诺氟沙星、环丙沙星、达氟沙星、恩诺沙星、氧氟沙星和沙拉沙星均有不同程度的检出。氟喹诺酮类较磺胺类检出量高，其中恩诺沙星检出量较其他抗菌药检出量高。国内多地畜禽粪污抗菌药检测中，氟喹诺酮类检出量均比磺胺类高，最常检出的药物为恩诺沙星和环丙沙星（丁工尧，2021）。Zhao等（2010）在猪粪、牛粪中检出高于30 mg/kg的环丙沙星和恩诺沙星，鸡粪中检出恩诺沙星的最高浓度为1420.76 mg/kg，磺胺检出量未超过10 mg/kg。其他国家同样在畜禽粪污中检测出磺胺类和氟喹诺酮类抗菌药，丹麦猪粪中磺胺类最高检出量为2 mg/kg（Piatkowska等，2016）。马来西亚鸡粪污中恩诺沙星的最高检出浓度为26.863 μg/kg（Ho等，2014）。这些报道均与本研究结果相近。综合结果来看，国内抗菌药残留量较国外高。

养殖过程中，大量使用磺胺类容易引起肾脏功损伤，引发尿酸盐沉积。氟喹诺酮类抗菌药具有高耐药性，导致养殖过程中需要使用更大剂量的抗菌药和延长用药时间达到治疗效果，所以畜禽粪污中氟喹诺酮类抗菌药检出量相对较大。恩诺沙星检出量较大还有可能是因为其在环境中具有很高的稳定性，有研究表明将其经粪污投放入环境中放置七个月后仍能检测出0.02 mg/kg的恩诺沙星（Karci等，2009）。

氟喹诺酮类药物也是人类药物中极其重要的一类抗菌药，其经粪污排入环境后，经过迁移转化，会对人类健康造成危害。为降低其在公共卫生安全方面存在的风险隐患，2015年起农业部禁止在食用动物中使用培氟沙星、洛美沙星、氧氟沙星、诺氟沙星4种人兽共用抗菌药物（中华人民共和国农业部公告第2292号，2015）。本研究中检出的诺氟沙星和少量洛美沙星均属于食用动物禁用药，需要引起重视。检出含有禁用抗菌药的样品也可能来自种用动物，诺氟沙星和洛美沙星也用于治疗种用畜禽疾病，此时为合法使用。

3.6建议 堆肥是目前主要的畜禽粪便处理方式，可以使畜禽粪便营养成分更加稳定，残留兽药得到有效降解，进而减少对土壤、环境的损害。堆肥主要分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种类型（吕娟等，2009）。匡光伟等（2007）用含有土霉素和金霉素的新鲜鸡粪在避光和自然光照下进行堆肥，结果表明，在避光条件下，两种兽用抗菌药在15 d内的降解幅度均不超过10%，而在光照条件下，平均降解率均在90%以上。Yu等（2013）研究表明，喹诺酮类药物降解率可超过99%，磺胺类可超过90%。大环内酯类红霉素、替米考星、大环内酯类在堆肥13 d时可被完全去除。

此外，合理使用兽药、加强监督管理，制定有关法律法规，遵循药物残留标准；加速替抗产品的研发，减少源头污染；深入研究畜禽粪污好氧堆肥和厌氧发酵过程中的抗菌药物降解产物和研究机理；建立畜禽粪污中兽用抗菌药残留的检测方法与标准，加强兽药残留监控等也可促进粪污处理及资源化利用，减少兽药对环境的污染。