【摘要】：養(yǎng)殖業(yè)耐藥性擴散是危害公共健康的全球性問題,而生豬養(yǎng)殖是主要的耐藥性擴散源頭之一。長期以來,我國的生豬養(yǎng)殖行業(yè)大量使用抗生素導致耐藥基因從畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)呈現(xiàn)擴散趨勢,存在進入食物鏈誘發(fā)耐藥疾病風險。因此,有必要針對規(guī)�；i養(yǎng)殖糞污處理和利用過程,研究抗生素和耐藥基因的污染特征及分布規(guī)律,科學評估養(yǎng)殖環(huán)境耐藥性擴散風險。本研究在全國范圍選取22個規(guī)�；i養(yǎng)殖場及周邊環(huán)境作為研究對象,開展了以下研究:(1)針對13個養(yǎng)殖場系統(tǒng)分析抗生素、耐藥基因和耐藥菌在糞便、污水、糞肥還田土壤中的分布特征和污染現(xiàn)況,以及環(huán)境因子(抗生素和理化特性)對耐藥性擴散的影響效應(yīng);(2)針對華北地區(qū)9個典型生豬養(yǎng)殖場及周邊地下水環(huán)境,評估抗生素和耐藥基因的擴散風險。主要的研究結(jié)果如下:(1)基于對全國13個典型生豬養(yǎng)殖監(jiān)測點的調(diào)查,利用LC-MS/MS檢測并分析四環(huán)素、磺胺、喹諾酮和大環(huán)內(nèi)酯類等18種常用抗生素在糞便、污水及還田土壤等環(huán)境介質(zhì)中的含量水平和污染特征。結(jié)果顯示,不同地區(qū)抗生素分布特征有所區(qū)別,但四環(huán)素、磺胺和喹諾酮類抗生素在生豬養(yǎng)殖場使用最為廣泛,其中四環(huán)素、土霉素、多西環(huán)素、磺胺嘧啶、磺胺甲VA唑、磺胺間甲氧嘧啶、氧氟沙星、諾氟沙星和恩諾沙星在糞污和土壤中殘留量最高;常規(guī)污水處理工藝對抗生素去除效果有限,處理后外排水中仍殘留多種高濃度抗生素,存在環(huán)境污染風險;還田土壤抗生素檢出水平均明顯低于糞便,且糞便和土壤抗生素組成表現(xiàn)出一定的相似性,而對照土壤樣品并未檢測出任何抗生素殘留。(2)利用實時熒光定量PCR檢測并分析17種常見耐藥基因的豐度變化,解析環(huán)境因子對耐藥基因分布的影響。結(jié)果顯示,糞便、污水和土壤含有大量耐藥基因,除ermB、qnrA和qnrB三種耐藥基因外,其它耐藥基因的檢出率均達到100%;污水處理工藝無法有效去除耐藥基因,糞肥還田可誘導耐藥基因增加,存在耐藥性擴散風險;糞便、污水和土壤中耐藥基因的豐度變化與抗生素濃度水平間不存在顯著相關(guān)性,部分耐藥基因在無抗生素誘導條件下仍然具有較高的豐度;四環(huán)素、喹諾酮、Zn和TP對糞便和土壤中tetO、tetW、ermB和mefA/E等耐藥基因表現(xiàn)出共同選擇效應(yīng)。耐藥基因定量和分布特征的結(jié)果表明,即便減少或禁止使用抗生素,仍可能存在耐藥性擴散風險。(3)利用高通量測序分析細菌16S rRNA基因多樣性,揭示糞便、污水和糞肥還田土壤耐藥菌群落組成和分布特征,以及環(huán)境因子對耐藥菌分布和演替的影響。稀缺偏最小二乘回歸結(jié)果顯示,421個OTUs與耐藥基因相對豐度存在相關(guān)性,其中68個OTUs相對豐度≥0.01%,可能是潛在的風險耐藥菌;在門水平上這些耐藥菌主要歸屬于放線菌(Actinobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)和變形菌門(Proteobacteria),在屬水平上則表現(xiàn)出豐富的多樣性;糞便、污水和土壤中抗生素濃度水平對耐藥菌組成和分布均有顯著影響,但理化性質(zhì)差異僅對糞便和土壤耐藥菌的組成和分布具有顯著影響。(4)針對規(guī)模化豬場污水中抗生素殘留向地下水環(huán)境擴散的風險問題,研究了養(yǎng)殖場及周邊地下水環(huán)境磺胺、喹諾酮和四環(huán)素類獸藥抗生素殘留的污染特征,以及抗生素含量和耐藥基因拷貝數(shù)間的相關(guān)性。結(jié)果顯示,在受檢豬場及周邊村鎮(zhèn)水井采集的18個地下水樣中有14個檢出抗生素殘留,檢出率為78%,檢出的抗生素包括:泰樂菌素、金霉素、土霉素、恩諾沙星、環(huán)丙沙星和諾氟沙星等,含量變化范圍在0.22-222.3μg/L之間;采用PCA排序和層次聚類分析,初步判斷獸藥抗生素可從豬場所在場址滲入地下水體并進一步擴散進入周邊村鎮(zhèn)地下水環(huán)境,存在公共健康風險。地下水中可檢測到多種耐藥基因,其中qnrA、tetG、tetM和tetO的拷貝數(shù)與抗生素濃度存在明顯的線性關(guān)系。
【圖文】：

多數(shù)依靠經(jīng)驗添加（史奕等，2010；陳有荃，2012；錢金秋，2017；史艷財，2抗生素進入動物體內(nèi)僅有少量被代謝利用，絕大部分隨糞尿排出體外，如不能有效處理當，極易擴散進入空氣、地表/地下水或土壤環(huán)境形成污染，誘導耐藥基因大量產(chǎn)生與能進入食物鏈或通過呼吸接觸誘發(fā)耐藥性疾病風險（Bártíková 等，2016；孫薇，2017-1 所示。據(jù) Zhang 等 2015 年報道，2013 年我國抗生素總用量約為 9.27 萬噸，針對 3用抗生素在流域尺度上排放估算，最終約 5.38 萬噸殘留物進入環(huán)境（Zhang 等，2015部分抗生素來自于畜禽糞污，其流入環(huán)境引發(fā)的抗生素污染已成為普遍現(xiàn)象，而隨著抗境中持續(xù)累積，其產(chǎn)生的環(huán)境脅迫又會進一步加重耐藥性的擴散風險。在此背景下，發(fā)規(guī)范、有效的生豬養(yǎng)殖糞污處理模式，控制主要污染物的排放，并合理利用糞肥是當務(wù)于抗生素殘留和耐藥基因的污染狀況、分布特征和遷移規(guī)律的了解還不足，導致糞污處工藝的實用效果難以評估，不利于糞污處理技術(shù)的推廣，同時也因存在潛在的土壤污染了糞肥還田使用。因此，針對規(guī)�；i場糞污處理與還田利用環(huán)節(jié)，研究抗生素殘留和的污染狀況、分布特征和遷移規(guī)律，對于優(yōu)化現(xiàn)有糞污處理工藝及推進種養(yǎng)一體化模式意義。

國農(nóng)業(yè)科學院博士學位論文 第一章 引.2 獸用抗生素主要類型、使用現(xiàn)狀與環(huán)境分布.2.1 抗生素種類與作用機制抗生素（Antibiotics）是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過所產(chǎn)生的具有能抑制或殺滅抗病原體或其它活性的一類天然或人工合成的化學物質(zhì)。分布在中的抗生素的主要來源于生物天然生成或者由人工化學合成，，除少部分由自然條件下微生細菌、真菌、放線菌）合成分泌外，絕大部分都是人工提取或合成。主要用于人、獸疾病治畜禽養(yǎng)殖疾病預(yù)防�？股氐姆N類多樣，從微生物的次級代謝產(chǎn)物、到化學合成及半合成產(chǎn)物產(chǎn)生活中常用抗生素主要包括人工合成的喹諾酮類、氯霉素類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、磺、β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類，抗菌機制如圖 1-2 所示，其中養(yǎng)殖場常用抗生素主要包括以下：
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X713

【參考文獻】

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1 葉必雄;張嵐;;環(huán)境水體及飲用水中抗生素污染現(xiàn)狀及健康影響分析[J];環(huán)境與健康雜志;2015年02期

2 郭欣妍;王娜;郝利君;智勇;許靜;王昝暢;單正軍;;超高效液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定水、土壤及糞便中25種抗生素[J];分析化學;2015年01期

3 郭欣妍;王娜;許靜;焦少俊;王昝暢;單正軍;湯衛(wèi)國;;獸藥抗生素的環(huán)境暴露水平及其環(huán)境歸趨研究進展[J];環(huán)境科學與技術(shù);2014年09期

4 李U営

本文編號：2643245