微生物制药菌渣处理处置技术风险评价研究毕业论文

1、硕士学位论文微生物制药菌渣处理处置技术风险评价研究assessment system of the treatment disposal technologies of the bio-fermentation residue 王晓红2012年7月摘 要微生物制药菌渣由于含水率高、有机质含量高、营养丰富、有一定的抗生素等残余效值使其安全处置存在一定的困难，若处置不当就进入环境中不仅造成了资源浪费还会对人体健康和生态系统安全造成严重的影响。近几年来由于人们对菌渣引起的环境风险的日益重视，菌渣安全处置不仅仅是制约发酵制药企业发展的瓶颈，更是国家加强环境管理的对象，也是全社会都高度关注的问题。本项目

2、主要在研究以天然抗生素为代表的微生物制药菌渣的成分分析、环境行为和处置技术的基础上，构建菌渣处理处置技术评估体系，综合考虑环境、技术、经济和社会影响对菌渣的处置方案进行评估，根据评估结果判断出各个方案的优劣。然后针对经不同处置途径进入环境中的菌渣所引起的人群健康风险、生态污染风险两方面进行风险评估，为企业选择合理的处置方案提供依据。首先对菌渣成分、环境行为、处置技术等基础研究现状进行了综述，在对国内外文献认真分析的基础上，构建了菌渣处置技术库，并对技术库的计算机实现的过程进行了说明。其次建立了包括环境危害、技术性能、经济性能、社会影响等四个方面的菌渣处置技术筛选评价指标体系。以石家庄某抗生素制

3、造厂为例，运用ahp-模糊综合评价法评价了饲料化、肥料化、填埋、焚烧、资源化五种常用的备选处置技术，得出饲料化为最佳处置技术。然后对菌渣的环境风险进行了系统研究，对经过不同处置途径进入环境中的菌渣进行了人体健康风险评价和水生生态风险评价。首先运用层次分析法建立了菌渣风险因子识别指标体系，确定抗生素及其代谢产物为本研究的风险因子，然后采用美国epa的人体健康风险评价框架和欧盟的水生生态风险评价框架分别对不同处置途径的菌渣中抗生素进行风险评价。最后针对目前的菌渣环境管理存在的问题，从菌丝废渣的分类管理、技术发展、处理处置、设施建设和运营机制等方面提出了提供了相应的对策，以便为制药菌渣的安全处置与管

4、理提供指导作用。关键词：菌渣处理处置；ahp-模糊综合评价法；技术评估；风险评价；四环素药渣abstractthe residue of pharmaceutical industry with bio-fermentation is mainly consisting of abundant organic matter and rich nutrients. with high moisture and some antibiotic residue, the fermentation residue is difficult to be disposed safely. if the a

5、ntibiotic residue is not undergone the degradation before its entry into the environment, great resource losses and serious damages of the human health and ecological safty will be realized. due to more and more attention to environmental risk for the fermentation residue, the environmental issue be

6、comes a bottleneck for pharmaceutical industry develepment, is the important environment management object of our country and attracts extensive attention of the society.based on the component analysis, environmental behaviors and disposal technologies of the residue of pharmaceutical industry with

7、bio-fermentation, build the assessment system of the treatment and disposal technologies of the fermentation residue. from four aspects of environment, economic, technology and society, assess the disposal means of fermentation residue to choose the most suitable one. then the environmental risks in

8、cluding human health risk and aquatic ecological risk of different ways for fermentation residue disposal are also discussed with the purpose of providing some guidance for the choice of fermentation residue disposal mean.firstly, analyzing the component of fermentation residue, environmental behavi

9、or and disposal technologies of the residue, creat the frame of database of the residue dispose technologies, and make a clear explanation of computer implementation feasibility for the database.secondly, based on the technology database of the fermentation residue disposal, the corresponding evalua

10、tion index system which consisted of the environment impact index, economic index, technical inex and society index was set up. the method of ahp and fuzzy comprehensive evaluation is applied to assess the fermentation residue treatment and disposal technologies including fertilizer manufacturing, f

11、eed manufacturing, landfil, recycling and incineration. as the result, we choose feed manufacturing as the best disposal technical process for shijiahzuang pharmaceutical factory which is taken as a case.third, to investigate the environment risk of fermentation residue, we assess the human health r

12、isk and aquatic ecological risk of different ways for fermentation residue disposal. the evaluating index system is set up to identify risk factors of fermentation residue. after antibiotic and its metabolin are established as the risk factors, taking the waste of tetracycline as an example, we make

13、 the risk assessment according to the human health one of epa and aquatic ecological one of eu.at last, to lessen the situation of badly environment management of fermentation residue, some countermeasures from the management in classification management, technical progressing, treatment and disposa

14、l method, facilities construction and so on are proposed and provid the guidance to the safe disposal and management of the mycelium residue.keywords: fermentation residue, treatment and disposal technologies, the ahp and fuzzy comprehensive evaluation, technology assessment, risk assessment目 录摘 要ia

15、bstractii目 录iv第1章 绪 论11.1 课题来源与研究目的意义11.1.1 课题来源11.1.2 研究的目的意义11.2 课题背景21.2.1 我国微生物制药的发展现状21.2.2 抗生素菌渣的性质与处置现状31.2.3 抗生素菌渣的危害61.2.4 菌渣的环境行为与污染特征81.3 主要研究内容121.4 研究技术路线13第2章 菌渣处理处置技术与技术库框架的构建142.1 抗生素菌渣处置技术现况调查与分析142.1.1 抗生素菌渣的分类与菌渣主要成分分析142.1.2 菌渣的处理处置技术现状分析192.2 菌渣处理处置技术数据库框架构建282.2.1 菌渣技术库结构与内容设计2

16、82.2.2 技术库查询功能的设计322.3 本章小结35第3章 菌渣处理处置技术评估体系研究363.1 菌渣处理处置技术评估方法的筛选363.2 菌渣处理处置技术模糊综合评估方法的建立373.2.1模糊综合评判法原理373.2.2 构建菌渣技术筛选指标体系383.2.3评估指标的分级标准403.2.4 层次分析法确定权重443.2.5 模糊综合评估463.3 本章小结52第4章 菌渣处理处置技术风险评价534.1 菌渣处理技术风险评价程序534.2 菌渣处理处置过程风险识别方法的构建544.2.1 菌渣处理处置过程中的环境风险初步识别544.2.2 风险因子识别指标体系的建立554.2.3

17、评分标准的确定564.2.4 四环素菌渣风险因子的识别结果574.3 菌渣的剂量-效应研究584.3.1 菌渣对人体的剂量-效应研究584.3.2 菌渣对水生生态系统的暴露-反应评价594.4 暴露评价614.4.1 菌渣中残余抗生素的暴露方式614.4.2 暴露量的计算624.5 风险表征654.5.1 菌渣的人体健康风险表征654.5.2 菌渣的生态风险表征664.6 本章小结66第五章 菌渣环境风险控制对策685.1 加强对菌丝废渣的基础科学研究685.2 加强对发酵制药企业实施清洁生产685.3 加强菌丝废渣的监管能力和监管力度685.4 建立和完善管理法规体系，补充制定技术规范695

18、.5 加快菌丝废渣利用和处置技术研究及工程设施的建设69结 论70参考文献71攻读学位期间发表的学术论文及其他成果77第1章 绪 论1.1 课题来源与研究目的意义1.1.1 课题来源本课题来源于环境保护部“微生物制药菌渣处置和利用环境风险控制技术”公益性科研项目（项目编号：201209024）。1.1.2 研究的目的意义我国是抗生素的生产和使用大国，仅2003年就生产了28000t青霉素，其数额占世界总产量的60% richardson b j, lam p k s, et al. emerging chemicals of concern: pharmaceuticals and perso

19、nal care products (ppcps) in asia, with particular reference to southern chinaj. marine pollution bulletin，2005，50（9）：913-920.。与此同时固体废弃物也就是菌渣的产生量也相当大，有资料统计我国的抗生素菌渣年排放量已超过180万吨 河南工业大学. 大环内酯类抗生素菌渣无害化处理方法:中国,cn101380509p.2009-03-11.。抗生素菌渣由于含有残留的抗生素已经被国家鉴定为危险性废弃物，由于菌渣中残余的抗生素的含量很少仅0.004%0.3%，还含有丰富的有机物、营养

20、物质等，若全部作为危险废弃物处置，不仅对企业来说是一个很大的经济负担，也不符合当前国家可持续发展的战略。另外我国对于危险废弃物的处理处置过程还没有一个良好地管理体系，有危险废弃物运营资质的企业也不是很多，满足不了如此量大的菌渣安全处理的要求。直到目前国内外的制药生产企业还是把制药菌渣经过烘干、发酵等一定的前处理制做成饲料或饲料添加剂，最近也有些企业开始把处理过的菌渣制成肥料，但是受到现有技术和经济水平的限制，菌渣中残余的抗生素处置不彻底，甚至有些企业钻目前管理较为混乱的空子，对残抗根本就不进行处理直接进行出售，使得菌渣回收利用存在许多环境安全隐患。若菌渣中抗生素处置不彻底就进入环境，会带来一系

21、列的环境问题。生物若长期摄入抗生素，即使是摄入量非常小，也会使机体对抗生素产生耐药性，不仅对机体正常活动产生干扰，还会在食物链中传递 world health organization (who). world health organization report on infectious diseases: overcoming antimicrobial resistance; 2000. /infectious-disease-report/. accessed 1/26/2011.，最终影响到人体乃至整个生态系统，对人类的公共健康和生态安全构成潜在威

22、胁。因此国家要求尽快解决落实抗生素菌渣无害化处置技术，鉴于目前还处于探索阶段，为了最大限度的实现菌渣的资源化和无害化，建立菌渣处置技术筛选与风险评估体系，为我国微生物制药菌渣的资源化利用和处置提供科学依据是很有意义并且迫在眉睫的。 1.2 课题背景1.2.1 我国微生物制药的发展现状发酵类药物是通过微生物发酵的方法产生次级代谢产物抗生素或其他药物的活性成分，然后经过分离、纯化、精制等工序得到的一类药物。发酵类药物最开始是从抗生素的生产发展起来的，以抗生素类为主，还包括维生素类、氨基酸类以及其他类药物，发酵制药行业一直是国家和社会的经济支柱，更是关系到人们的切身利益。发酵制药行业因能源和资源的消

23、耗量大、原料利用效率低、附加值低，环境污染特别严重，又是国家大力扶持和鼓励发展的行业，而在环保部的重点治理污染行业名单上榜上有名。以抗生素为例，到目前为止人类从自然界发现和分离了4300多种抗生素 王凯军，秦人伟.发酵工业废水处理m.北京工业出版社，2000.，我国已成为抗生素生产大国，国内拥有300多家抗生素生产企业，抗生素生产品种达到70多个。以抗生素的主要11个品种为例，年产量多达30万吨，抗生素生产量占世界总产量的20%30% 史瑞明, 王峰等. 抗生素废水处理现状与研究进展j. 山东化工，2007，36（11）：10-14.。但是抗生素产生菌对原材料的利用率很低，据统计每生产一种抗生

24、素就需要使用10余种原材料，每生产1kg抗生素就需要消耗25100kg原材料 刘守强, 周淑梅等. 抗生素生产的环境效应分析j. 医药工程设计，2006，27（03）：18-20.。此外在发酵过程中还会产生大量的洗罐废水和发酵尾气，在抗生素分离提取过程中也会消耗大量的有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等 袁巧云. 棘球白素b发酵废弃物资源化利用的初步研究d. 南京农业大学2010.，产生的污染物主要是高浓度的工业废水和固体废渣 李建兵. 浅谈发酵类医药项目环境影响评价应注意的问题j. 江西化工，2007，04）：170-172.，据统计每100吨发酵液大约产生30吨废渣和70吨废液

25、7，目前的污染治理已经成了发酵制药行业的瓶颈。关于制药废水方面的污染控制已经趋于成熟，制药工业水污染物排放标准（2008）的颁布实施是制药废水控制的一个里程碑，该标准对新旧制药企业的废水污染控制有了明确的规定。而固体废物还没有相应的系统的控制标准，管理较为混乱。于是国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）拟制(修)订约20项固体废物污染控制标准。明确提出：要大力开发重污染行业清洁生产集成技术，强化废弃物减量化、资源化利用与安全处置，加强发展循环经济的共性技术研究。因此明确微生物制药生产排放菌渣的污染特性和环境行为，完善危害特性鉴别方法，明确菌渣的环境行为和环境风险，提出控制对策

26、，不仅是减少生产厂家的成本和治理污染的费用的基础，还是完善国家环境保护标准“十二五”规划(征求意见稿)和国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）的战略需求。1.2.2 抗生素菌渣的性质与处置现状目前的发酵制药还是以抗生素生产为主，抗生素培养基主要有淀粉、葡萄糖等碳源，大豆、玉米蛋白、酵母膏、鱼粉等氮源，少量无机盐、微量元素、维生素等物质，此外还有专用的前体和促进剂。抗生素产生菌接入此类培养基中，经过一个周期的发酵培养后，发酵液放罐过滤，形成滤液和滤饼两部分 张红娟. 抗生素菌渣堆肥化处理研究d. 郑州大学2010：7.，菌渣即发酵液过滤后的滤饼部分。由于抗生素仅仅是微生物生存过

27、程中产生的的次级代谢产物，对原材料的利用率很低仅1%4%，因此抗生素工业化生产中产生的废弃菌渣的数量极大，按照每吨产品产生6吨菌渣计算，我国抗生素菌渣年排放量已经超过180万吨2。华药在当前抗生素原料药生产过程，每年产生的抗生素菌渣量约8万吨左右。下表为调查的各个企业抗生素菌渣产生量。表1-1 青霉素菌渣的形成过程废弃物种类排放量（万t/年）单位产品排放量（t/t）制药集团公司青霉素菌丝体5.50811土霉素菌丝体4.486.8青v钾菌丝0.504017.3去甲基金霉素菌丝体0.667哈药集团制药厂废菌丝渣0.4323.2宁夏多维药业泰乐菌素菌渣3.232华北制药总厂8石家庄华曙制药土霉素菌渣

28、810石家庄曙光饲料有限公司土霉素菌渣16南阳普康药业有限公司林克霉素菌渣4.5抗生素菌渣外观呈豆腐渣样7，含水率高、粘度大，主要成分为抗生素产生菌的菌丝体、残余培养基成分以及微生物代谢产物，还可能含有少量在抗生素提取过程中加入的各种絮凝剂、沉淀剂、助滤剂等物质 胡永松, 王忠彦. 微生物与发酵工程m. 成都:四川大学出版社，1987.，气味因培养的菌类不同而异，易变质，不稳定，新鲜的湿菌渣025时堆放23小时即成稀粥状，不便储运。这些固体废弃物长期贮存时，在适宜环境中很容易发酵滋生各种微生物及蚊虫，产生难闻的气味，造成严重的环境污染。对抗生素废菌渣的处理，制药生产企业一直将其干燥加工后作为饲

29、料或饲料添加剂。国内外抗生素药渣加工利用始于50年代。1949年美国首次将药渣添加入饲料，国内的先例则是1957年上海第三制药厂将自产的废弃四环素湿菌渣自然晒干加工成饲料添加剂，自此这种情况一发不可收拾，以至于到了80年代末期，凡有抗生素生产的地方，都直接晒干饲喂牲畜。但抗生素菌渣在长时间的自然晾晒过程中，会散发出恶臭味，环境十分恶劣。针对这一问题，近年来许多企业开始进行抗生素菌渣加工工艺的探索，开发出各种菌渣干燥设备，将菌渣快速干燥成水分小于10%的干品，再添加些其他物质，做成饲料。1988年底，山东鲁抗医药集团公司采用滚筒式干燥机对土霉素湿渣直接烘干 李月海, 刘冬玲等. 抗生素菌渣的综合

30、利用j. 山东畜牧兽医，2000，（06）：28-39.，干燥工艺获得成功。随着各种药渣干燥设备的研制成功，国内有数家单位开展了抗生素药渣用作高蛋白饲料原料及药物性添加剂的研究。但近些年来，人们对于抗生素药渣处理工艺的探索还主要停留在干燥技术的攻关上，对于药渣的开发利用，均没有消除药渣中残留的抗生素 王丹. 红霉素废弃物治理及生产单细胞蛋白关键技术研究d. 宁夏大学2009：7.。由于菌渣中粗纤维多，不能直接被动物吸收，直接用于动物饲料营养价值不高，干燥脱水的能耗也很大，性价比很低。此外根据国家规定高浓度母液及反应基或培养基废物(编号hw02)为危险固体废物，抗生素菌渣中由于含有残留的培养基和

31、少量的抗生素及降解产物位列其中，若处理不彻底，抗生素就会进入食物链，从而产生各种“含抗”农作物，危害人们健康。因此随着近年人们对生态环境污染问题、生态安全问题和能源减少问题的日益重视，抗生素菌渣用于饲料途径的引起了众多非议。从2002年起，国家有关部门开始禁止将抗生素菌渣用作饲料或饲料添加剂，农业部、卫生部、国家药品监督管理局三个部门郑重地联合发布我国农业部第176号公告，明确将抗生素滤渣列为禁止用于动物饲料和饮用水的药物品种目录，可见国家各个部门均将菌渣处置问题看成了头等大事，这也是我国文明进步的一种体现。同年7月最高人民检察院也明确指出违法者要自负责任。此外为了控制抗生素的使用，农业部还发

32、布了第235号公告动物性食品中兽药最高残留限量，分别对在食品动物饲喂过程中允许使用的兽药的最高残留量作了明确规定，可见抗生素残留问题引起了人们极大的重视，抗生素菌渣直接作为动物饲料的途径也宣布终止。近几年国内仅有少数企业通过焚烧法处理抗生素废渣，将菌渣做为普通垃圾直接填埋或用水稀释后当作废水处理 刁纪昌. 抗生素工业废渣作为饲用的价值j. 抗生素，1981，（01）：31-34.，大部分企业是将抗生素菌渣外卖给一些个体或私营企业，经过集中收集、堆肥发酵、干燥加工后，作生产有机肥的原料，如泰安现代利华环保设备有限公司建成了年处理3.6万吨湿渣的高温好氧堆肥项目，制成的堆肥产品效果稳定，营养丰富；

33、内蒙古联邦制药有限公司生产的有机肥获得自治区农业厅颁发的有机肥料登记证，目前日处理废渣能力100吨左右的项目已经投产运行；石药集团也已建成年产24万吨有机肥的生产装置，利用青霉素水解酶降解残留效价制成有机肥。根据2007年国家环境部的调查显示，目前国内的大中型发酵制药企业产生的抗生素发酵废渣基本是按照外卖作肥料处置的(见表1-2)。表1-2 发酵类制药废渣处理情况调查表6生产企业处理流程处理效果、方法评价制药集团股份公司废菌丝外卖作肥料均能对固体废物进行安全处置和废物再用山东医药有限公司医药有限公司河北制药公司石家庄制药集团华北制药集团有限公司河北制药集团河北制药有限公司福建抗菌素厂张家口制药

34、厂河北药业有限公司发酵废渣脱水后外卖东北制药厂超滤蛋白渣外卖药业有限公司厂内加工废菌丝渣制作有机肥此外关于抗生素废渣的其他处理方法的报道非常少，并且仅限于实验室研究。孙效新等人孙效新,黄栋等. 抗生素废菌渣液厌氧生物处理试验研究j. 中国沼气，1990，（03）：11-14.利用厌氧发酵法对山东济宁抗生素厂的青霉素、链霉素、土霉素、洁霉素和麦迪霉素的单项或混合废渣液进行了处理研究。结果表明，土霉素废渣液不适合厌氧消化处理，而青霉素、链霉素、麦迪霉素的废渣液可能由于对应抗生素半衰期短，处理效果较好cod去除率超过70%，沼气中甲烷含量为60%。许建宁等研究了土霉素药渣直接作为动物的饲料蛋白对动物

35、的影响，小鼠的急性、亚急性毒性试验、骨髓多染性红细胞微核检测、精子畸形实验、鼠伤寒沙门氏菌/ames试验，表明该菌渣无毒、不致癌 许建宁,李忠生等. 土霉素药渣作为饲料蛋白的安全性评价j. 中国饲料，1995，（12）：16-19.。另外，部分学者认为从抗生素发酵废渣中回收高附加值产品是一个很有前景的资源化方向。张照明等人将壳聚糖含量占细胞干重的10%15%的青霉素废菌丝体为原材料，经加碱破碎、压滤沉淀、脱乙酰、酸提取等工艺生产壳聚糖或提取麦角固醇，东营市东辰集团对此想技术与北京化工大学合作进行了工业试验装置，还获得了国家专利 张照明. 青霉废菌丝体的综合利用j. 现代化工，2002，22：1

36、68-169.。李振亚等人则利用热碱法从青霉素废弃菌丝体中提取优质蛋白质，回收率可高达到93.2%，可以资源化用作动物饲料或饲料添加剂 李振亚, 郑连义等. 用青霉素菌丝提取浓缩蛋白质j. 饲料工业，2002，（08）：38-39.。目前该项技术然而这些研究方法都囿于技术和经济现状，只能进行实验室研究，得不到工业化应用。总之由于现行的菌丝回收处置办法，管理比较混乱，监测技术手段落后，加之将抗生素残余降解需要耗费大量的人力、物力和财力，一些私营企业仍然直接将菌丝制成饲料或饲料添加剂，使产生的菌渣存在许多环境安全隐患。1.2.3 抗生素菌渣的危害菌渣中抗生素经过饲料化、资源化、干化等一系列的处理处

37、置过程，可能矿化为无机化合物，可能残留在资源化产品中或者转化成为其他的活性物质重新进入环境，若处置不当会直接或间接得对环境产生毒害作用。由于抗生素的作用对象是细胞，作用机制可能是抑制细胞壁的形成、破坏细胞膜的结构、干扰蛋白质和核酸的合成，来杀死有害微生物，因此抗生素对其他的生物也会存在一定的环境风险，尤其是当radtke and gist(1989)从污水污泥中分离出耐抗生素菌，neu (1992)报道微生物对现存的大部分抗生素都有抗性后 neu h c. antimicrobial agents: the old and the newj. american journal of infec

38、tion control，1989，17（5）：276-285.，越来越多的社会焦点就转向了抗生素。抗生素的环境危害主要是对通过食物链影响环境生态系统，并传播抗性基因。 对环境生态系统的影响抗生素进入生物体后，只有很少部分经过代谢反应生成无活性的产物，大部分的抗生素以原形或其他有毒形式排出体外。（1）对环境中微生物和动物的影响backhaus等（1999）通过费氏弧菌的长期生物发光抑制试验，盐酸四环素对该细菌的毒性最强，其ec90、ec50、ec10分别为0.0738、0.0251、0.0046mg/l backhaus tgrimme l h. the toxicity of

39、antibiotic agents to the luminescent bacterium vibrio fischerij. chemosphere，1999，38（14）：3291-3301.。研究经常通过测定土壤微生物呼吸和磷酸酶活性来评价土壤微生物活性。feng liu等（2009）发现四环素以及泰乐菌素（常和四环素联合使用）等抗生素对土壤微生物呼吸又很少的影响，统计显示只在高浓度水平下土壤微生物呼吸和磷酸酶活性有明显的变化 liu f,ying g-g, et al. effects of six selected antibiotics on plant growth and s

40、oil microbial and enzymatic activitiesj. environmental pollution，2009，157（5）：1636-1642.。辜雪冬等的四环素的蓄积性试验表明，中、高剂量组鸡死亡率20%，低剂量组鸡死亡率10%。试验组的谷草转氨酶和碱性磷酸酶比对照组高。家禽早期癌变血清生化指标甲胎抗原(cafd)和癌胚抗原(cea)阴性，四环素无致癌性。试验低剂量组（100 mg/kg）、中剂量组（200 mg/kg）、高剂量组（浓度梯度法至1000 mg/kg）肌肉的残留量最低，检测结果分别为0.14mg/kg、0.38mg/kg、1.33mg/kg。超过了

41、农业部颁布的无公害畜禽食品标准ny5034-2001所规定的四环素0.lmg/kg 辜雪冬. 家禽四环素蓄积性毒性试验及残留hplc检测研究d. 四川农业大学2007.。（2）对水生生物系统和植物的影响大多数投加到水体中兽药抗生素不能被目标有机体完全吸收，通过排泄进入环境中去。一旦进入环境，这些化合物会污染周围沼泽地敏感的生态系统。不仅仅是禁用的抗生素（如氯霉素），还有经授权的抗生素对野生微生物和海藻有潜在的毒性。主要成果是抗生素大量使用导致抗药细菌的增殖。尤其是由于它们对生态系统的负面影响，几种抗生素被归类为污染物如甲氧苄氨嘧啶、红霉素、林可霉素、磺胺甲恶唑。soparat yudthavo

42、rasit（2010）等研究了越南沼泽地区的虾厂常使用的抗生素对生态系统的影响，总结了滥用抗生素带来的一系列环境问题，红树林沼泽地的减少是主要的虾厂环境问题之一。这些潜在的环境影响，诸如海藻生产的减少，水-沉积物界面溶解物的消耗、沉积物的有机物丰富、用来控制虾疾病的化学物的潜在毒性影响也是需要考虑的。证据充分显示越南沿岸湿地的泥土和沉积物中抗生素会累积，这对当地沼泽生态系统有很大的风险。因此，研究池塘中抗生素残渣在周围环境中的转移和归趋是很有必要的 yudthavorasit s, chiaochan c, et al. simultaneous determination of multi-

43、class antibiotic residues in water using carrier-mediated hollow-fiber liquid-phase microextraction coupled with ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometryj. microchimica acta，2010，172（1-2）：39-49.。wollenberger等（2000） wollenberger l, halling-srensen b, et al. acute and chro

44、nic toxicity of veterinary antibiotics to daphnia magnaj. chemosphere，2000，40（7）：723-730.研究了9种常用的抗生素对淡水动物大型溞的急性和慢性毒性，结果表明这些抗生素或多或少对水环境都有潜在环境风险。例如大环内酯类抗生素对水蚤和鱼的毒性作用较大，并且很多抗菌素药物都对蓝绿藻细菌很敏感。四环素、磺胺类药物对水蚤的生殖效应（ec50）为550mg/l。抗生素会随动物的粪便、农药、灌溉用水和肥料的施入对农田系统中的动植物的生长发育产生各种影响。对磺胺类药物，大米的ec50值少于300mg/kg，黄瓜的ec50值超过

45、300mg/kg。鲍艳宇 鲍艳宇. 四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究d. 南开大学2008.通过四环素、金霉素和土霉素在水溶液和土壤（褐土）中对小麦种子萌发实验研究此类抗生素的生态毒性和污染特性。在水溶液介质中低浓度条件下，当3种四环素类抗生素的浓度在01mg/kg时，均能对小麦根伸长、芽伸长以及发芽率产生明显的促进作用。在（12.5300 mg/kg）的浓度范围内，小麦的根伸长抑制率均随着3种抗生素浓度的增加呈现上升趋势。在水溶液中，小麦对四环素、金霉素和土霉素的ic10值分别为25.88、11.73和24.22mg/l，而在土壤中四环素和土霉素的ic10分别增加至377.8，

46、717.6mg/kg。（3）对人体健康的影响抗生素主要通过医用抗生素及含抗生素残留的畜禽等食品动物和植物进入人体。目前我国已经是抗生素滥用最严重的国家，“人均年挂8瓶水”，据2007年的一项合理用药调查显示我国人均年消费抗生素量在138克左右，是美国人的10倍。而真正需要使用抗生素治疗疾病的病人还不到20%。有人可能会产生这样的怀疑，我平时使用的抗生素毒性都很低，或者我的使用量也很小，为什么抗生素对我来说还是一种风险物质呢。其实，这正是抗生素的特点，低剂量、在环境中持久性长、难以降解、蓄积性，这就与整个食物链和我们个人的联系密不可分了。生物若长期摄入抗生素，即使是摄入量非常小，也会使机体对抗生

47、素产生耐药性，不仅对机体正常活动产生干扰，还会在食物链中传递，最终影响到人体，如在青霉素、四环素类抗生素很易引起变态反应，轻者变现为有搔痒的荨麻疹、恶心呕吐、腹痛腹泻，重者表现为血压剧度下降、迅速引起过敏性休克，甚至死亡；有的药物甚至还有三致作用，严重威胁大众健康。为此农业部2002年新修订的第235号动物性食品中兽药最高残留限量中规定了批准使用的抗生素兽药在动物性食品中的最高残留量限制以及日允许摄入量。 诱发和传播大量耐药菌抗生素一直用来控制微生物生长的毒副作用，初级抗性主要存在与微生物机体中，如铜绿假单胞菌对青霉素g有抗性，同一菌种的抗性可以通过细胞分裂遗传。抗生素与微生物接

48、触或治疗过程中，会形成二次抗性污染。质粒介导抗性可以再微生物机体中转移。非染色体基因遗传物质可以通过杂交在不同种属中转移。因此耐药菌株虽然本身不具致病性 kmmerer k. antibiotics in the aquatic environment a review part ij. chemosphere，2009，75（4）：417-434.，但可以将耐药基因转移到致病菌中，增加了抗生素的环境风险。其中水体和土壤是环境中抗生素的主要聚居区，也是耐药基因传播的主要介质。尽管抗性基因在环境中的迁移、转化、归趋等环境行为目前尚不清楚，抗生素的浓度与抗性基因的爆发频率也不是很清楚，但越来越多的

49、证据表明使用抗生素对诱发抗性基因负有很大的责任。因为临床上每当一种新的抗生素使用后不久，就有细菌会对它产生耐药性，而且交叉耐药和多重耐药的现象越来越严重，越来越普遍，但自然界中自发突变的耐药菌占得比例很低，仅10-610-9。最近有研究调查，环境中对各种抗生素产生抗性的细菌的种类、数量和抗性水平增长的速度让人触目惊心 陈代杰.抗菌药物与细菌耐药性m.化学工业出版社,2008.。据世界卫生组织调查，85%的传染性疾病病原体对目前应用广泛的抗生素有很大的耐药性 poole k. efflux-mediated resistance to fluoroquinolones in gram-posit

50、ive bacteria and the mycobacteriaj. antimicrobial agents and chemotherapy，2000，44（10）：2595-2599.。有学者悲观认为，若再不控制抗生素的滥用，人类可能会失去抗生素这个治疗疾病的武器，重新进入“后抗生素时代”。1.2.4 菌渣的环境行为与污染特征菌渣潜在的风险因子是菌渣中含有的少量残留抗生素及其降解产物。环境中的抗生素母体化合物可能经受几个过程，导致部分或全部降解。不同的降解行为有：（1）通过抗生素的矿化作用导致完全降解；（2）部分转化；（3）环境中化合物的持续。不同环境中抗生素/维生素菌渣的环境行为特点

51、与它的理化性质、源强、存在条件等因素有关，而这些因素目前还具有很大的模糊性也比较复杂，不能根据一组简单的实验得出结论，如阿维菌素在土壤中的半衰期就根据浓度的不同而不同，0.11mg/kg时半衰期为1428d；50mg/kg时则为2856d；土霉素在不同条件下的半衰期也有差异，在好氧条件下水体中半衰期为42d，厌氧条件下，半衰期为9d，表面沉积物中半衰期长达30142d，在海水沉积物中的深层底泥中半衰期大于300d halling-srensen b,nors nielsen s, et al. occurrence, fate and effects of pharmaceutical sub

52、stances in the environment- a reviewj. chemosphere，1998，36（2）：357-393.。抗生素在环境中的吸附和迁移吸附对抗生素的迁移、活性和生物有效性具有重要影响。抗生素的吸附能力因其化学结构的不同而有较大的差异，抗生素与有机质表面的范德华力、氢键等分子间作用力起了很大作用，也可能是分子官能团与环境中的化学物质发生化学反应 姚志鹏. 土霉素的微生态效应及其在土壤环境中的降解特征研究d. 中国农业科学院2008：9.。吸附能力与迁移能力对抗生素的影响刚好相反，吸附能力较弱的抗生素，迁移能力强，很容易流失到别的介质造成一定的污染。

53、如四环素类抗生素和土壤、沉积物有较强的吸附力。toll(2001) boxall a b a,blackwell p, et al. the sorption and transport of a sulphonamide antibiotic in soil systemsj. toxicology letters，2002，131（12）：19-28.研究了抗生素对土壤的吸附系数（kd,ksolid），发现抗生素的移迁移性均不一样，其值约在0.2kd,ksolid6000l/kg。四环素和喹诺酮的羟基在溶解有机质的分配系数为100kd,kdom50000l/kg。目前的研究没有发现土霉素、

54、四环素和泰乐菌素对土壤呼吸作用有影响，其中吸附和降解过程起了重要的作用。这三种化合物对土壤的吸附能力很强，所以它们的可生物降解性少。早期的研究发现泰乐菌素在土壤中容易降解，它在土壤中的半衰期少于1周，guang-guo ying liu f,ying g-g, et al. effects of six selected antibiotics on plant growth and soil microbial and enzymatic activitiesj. environmental pollution，2009，157（5）：1636-1642.研究表明土壤中泰乐菌素在土壤中的半衰

55、期（dt50）值是8天，故泰乐菌素在土壤中不会累计，对土壤中的呼吸作用影响也很小。研究还显示四环素的dt50值超过20天，并且四环素有很强的吸附作用，还可以和土壤中的ca2+化合。这些都可以减少四环素对土壤微生物呼吸效应和生物适应性。有研究 song r-h,wang x-h, et al. simulation of equilibrium system and release behaviors of both oxytetracycline and copper on aerobic granules in a sequencing batch reactorj. biochemical

56、 engineering journal，2011，56（3）：198-204.表明由于土霉素与二价离子形成了复合物，故在调查的土壤中吸附能力特别高，而且也解吸作用也很小，其kd值在4171026ml/g之间变化。paul a. blackwell p a,kay p, et al. effects of agricultural conditions on the leaching behaviour of veterinary antibiotics in soilsj. chemosphere，2009，75（1）：13-19.（2009）等通过一系列渗滤实验研究了3种常用的兽用抗生素（

57、磺胺二甲基嘧啶、土霉素和泰乐菌素）的渗滤实验，结果表明在典型的灌溉系统渗滤液中零星的检出磺胺二甲基嘧啶，浓度为0.66g/l，在极端的灌溉系统渗滤液中检出的浓度为8.5g/l。降雨量的频率与时间对渗滤行为无影响，而土霉素和泰乐菌素在任何渗滤液样品中都没有被检测到。这些差别主要是抗生素的吸附性与环境持续性有关。泰乐菌素可能是降解掉了，土霉素存在于土壤中而非渗滤液中主要是持久性和高的吸附系数有关。thiele-bruhn thiele-bruhn sbeck i-c. effects of sulfonamide and tetracycline antibiotics on soil microbial activity and microbial biomassj. chemosphere，2