抗生素污染現(xiàn)狀及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

1、污染生態(tài)化學(xué)—以抗生素為例,講解：馬源甫,2018,,抗生素，是指由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。廣泛應(yīng)用于人類及動(dòng)物的疾病防治、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧及水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。,1,,隨著全球人口數(shù)量的增加和對(duì)動(dòng)物蛋白需求的增長(zhǎng)，全球抗生素總消費(fèi)量仍在逐年增加。就目前我國(guó)使用抗生素的情況，在2013年時(shí)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家（中國(guó)16

2、2000噸、英國(guó)1060噸、美國(guó)17900噸），可以說我國(guó)無論在人用抗生素或者獸用抗生素方面， 都存在抗生素濫用現(xiàn)象。,2,介紹,,,人類發(fā)現(xiàn)并大規(guī)模研發(fā)抗生素以來，導(dǎo)致大量的抗生素被排入地表水環(huán)境根據(jù)抗生素的來源和受用對(duì)象，可將水環(huán)境中抗生素的來源歸納為制藥企業(yè)廢水、養(yǎng)殖廢水和生活污水,許多抗生素由土壤細(xì)菌產(chǎn)生，自然環(huán)境中本身存在一定的背景值，這就是抗生素的自然來源，人類發(fā)現(xiàn)抗生素之前，天然來源抗生素處于動(dòng)態(tài)平衡。現(xiàn)今，還沒有沉淀物和

3、水生環(huán)境中天然抗生素污染的調(diào)查報(bào)告。,生態(tài)系統(tǒng)抗生素的來源,自然來源,人為原因,抗生素生產(chǎn),養(yǎng)殖業(yè),人類醫(yī)用,工業(yè)廢水,污水處理廠,糞便,土壤,人類,水生生物,地表水,飲用水,地下水,沉積物,圖1 抗生素在生態(tài)環(huán)境中的來源與歸趨,水體已成為環(huán)境中抗生素最重要的歸宿地之一。低濃度的抗生素及其代謝產(chǎn)物在水體中就會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性基因，對(duì)水生生物及人類產(chǎn)生潛在的毒性效應(yīng)。,水環(huán)境中的抗生素反應(yīng)遷移轉(zhuǎn)化,抗生素進(jìn)入地表水環(huán)境后，受物理、化學(xué)和生物

4、作用的綜合影響，其行為變化十分復(fù)雜。水體中的抗生素可分為溶解態(tài)和結(jié)合態(tài)，溶解態(tài)抗生素可發(fā)生吸附、光解、水解和生物降解等反應(yīng)；溶解態(tài)抗生素被懸浮顆粒物吸附后形成結(jié)合態(tài)，某些抗生素被吸附之后還能發(fā)生一定程度的解吸，重新形成溶解態(tài)；結(jié)合態(tài)的抗生素可能發(fā)生沉降或再懸??；此外，溶解態(tài)和結(jié)合態(tài)的抗生素在水流作用下進(jìn)行擴(kuò)散。,圖2 抗生素在水體中的反應(yīng)遷移過程,水環(huán)境中抗生素污染,抗生素通常與水體污染物共存，比如內(nèi)分泌干擾物，這些污染物同時(shí)存在，會(huì)

5、形成復(fù)合污染同時(shí)抗生素的形態(tài)和毒性會(huì)有影響。養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便和廢水是重要的抗生素污染源。由于在養(yǎng)殖業(yè)中砷、銅等重金屬也通常被用作飼料添加劑，而不恰當(dāng)?shù)男笄菁S便管理可以導(dǎo)致環(huán)境中重金屬和抗生素的復(fù)合污染?？股氐倪w移轉(zhuǎn)化與其毒性大小有關(guān)，酶在生物體中起著很重要的作用，抗生素進(jìn)入機(jī)體后，一方面在酶的催化作用下進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化；另一方面也酶的活性改變。,01,抗生素抑制或殺滅細(xì)菌、真菌等病原體，進(jìn)入環(huán)境后對(duì)微生物群落和具有相同或類似靶器官低等生

6、物有毒害作用,02,微生物和低等生物作為生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，被破壞后直接影響生態(tài)平衡,03,抗生素通過生物富集在食物鏈或食物網(wǎng)中，最終對(duì)高等生物構(gòu)成潛在的威脅,環(huán)境殘留抗生素的生態(tài)效應(yīng),,,,,多拉霉素影響雙翅目昆蟲的數(shù)量、環(huán)丙沙星和甲氧芐啶對(duì)甲蟲幼蟲的成活率有明顯影響,紅霉素抑制反硝化細(xì)菌活性，影響生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)；土霉素會(huì)降低土壤微生物群落的功能多樣性,多數(shù)抗生素對(duì)藻類、水蚤、魚類等水生生物有毒性,低濃度的抗生素殘留會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生誘導(dǎo)抗性

7、基因，在食物網(wǎng)中傳播，威脅人類的健康（抗藥性金黃葡萄球菌感染）。,生態(tài)效應(yīng),,抑制細(xì)胞壁的合成,,與細(xì)胞膜相互作用,,干擾蛋白質(zhì)的合成,,抑制核酸的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制抑制,對(duì)細(xì)菌的作用過程,抗生素濫用對(duì)人體的危害,濫用抗生素會(huì)導(dǎo)致肝腎功能損害、菌群失調(diào)、抗生素相關(guān)性腹瀉，以及細(xì)菌的耐藥性增加、二重感染，甚至是延誤病情導(dǎo)致死亡等嚴(yán)重不良反應(yīng)的發(fā)生。過多的使用抗生素導(dǎo)致了許多藥物無法治療的“超級(jí)感染”，如抗藥性金黃葡萄球菌感染等。還會(huì)對(duì)抑制人體

8、骨骼造血功能。一方面，可逆的各類血細(xì)胞減少；另一方面，是出現(xiàn)不可逆的再生障礙性貧血，雖然少見，但死亡率高。,檢測(cè)方法,,,,,01,02,03,04,推流模型,逸度模型,PhATE模型,WASP模型,主題,適用于擁有單一點(diǎn)源污染的小型河流，并且強(qiáng)調(diào)了水力學(xué)參數(shù)是影響水體中污染物遷移的主要因素，即水體中污染物的濃度主要受河流流量控制。,WASP 模型是一個(gè)動(dòng)力學(xué)箱式模型，常被用于模擬河流、湖泊、水庫以及近海水域的水質(zhì)變化，也可用于一維、二