敖蒙蒙，魏健，陳忠林，劉利，宋永會(huì)*

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院水生態(tài)環(huán)境研究所 2.遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院

四環(huán)素類抗生素(tetracycline antibiotics，TCs)是一類廣譜抗菌藥物，在臨床上被廣泛用于多種細(xì)菌及立克次體、支原體、衣原體等所致感染性疾病的治療，其還是一類常用的飼料添加劑，可作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)[1]。TCs包括天然四環(huán)素和半合成四環(huán)素兩大類，天然四環(huán)素主要有金霉素(chlotetracycline，CTC)，土霉素(oxytetracycline，OTC)，四環(huán)素(tetracycline，TET)，去甲金霉素(demeclocycline，DMCT)等；半合成四環(huán)素主要有強(qiáng)力霉素(doxycycline，DOC)，甲烯土霉素(methacycline)，二甲胺四環(huán)素(minocycline)等。其中使用最多的是土霉素、四環(huán)素和金霉素[2]。TCs由4個(gè)六元環(huán)構(gòu)成，包含二甲胺基〔—N(CH3)2〕、酰胺基(—CONH2)和酚羥基3個(gè)官能團(tuán)，此外還有包含酮基和烯醇基的共軛雙鍵系統(tǒng)[3](圖1)。TCs屬于兩性化合物，能與多種酸、堿形成鹽，其中鹽酸鹽性質(zhì)最為穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于實(shí)際中[4-5]。

圖1 TCs的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of TCs

TCs在臨床疾病治療和畜牧業(yè)生產(chǎn)方面發(fā)揮著巨大的作用，但該類藥物的大量使用并進(jìn)入環(huán)境，導(dǎo)致水體、土壤等環(huán)境介質(zhì)中污染物殘留濃度升高，誘導(dǎo)大量耐藥性致病菌出現(xiàn)，給生態(tài)環(huán)境安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。筆者梳理分析了環(huán)境中TCs的來(lái)源及污染現(xiàn)狀，闡述了其在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和降解，并對(duì)其生態(tài)毒性效應(yīng)進(jìn)行了總結(jié)，指出了該類污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望，以期為T(mén)Cs污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控提供參考。

1 TCs的來(lái)源與污染現(xiàn)狀

根據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)統(tǒng)計(jì)對(duì)中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞四環(huán)素、污染進(jìn)行檢索，得到2009—2019年TCs文獻(xiàn)數(shù)量變化，如圖2所示。由圖2可知，近10年TCs在環(huán)境污染中的相關(guān)文獻(xiàn)共有140篇，其中涉及水環(huán)境污染文獻(xiàn)有56篇(占比40%)，土壤污染文獻(xiàn)有55篇(占比39%)，禽畜糞便污染文獻(xiàn)有13篇(占比9%)，沉積物污染文獻(xiàn)有5篇(占比4%)，區(qū)域污染文獻(xiàn)有11篇(占比8%)，水環(huán)境和土壤污染文獻(xiàn)數(shù)量較多；檢出頻率較高的4種TCs為T(mén)ET、OTC、CTC和DOC；涉及抗性基因的文獻(xiàn)有36篇，占總文獻(xiàn)數(shù)量的26%，說(shuō)明抗生素抗性基因引發(fā)的問(wèn)題引起了廣大學(xué)者的關(guān)注，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

圖2 2009—2019年TCs文獻(xiàn)數(shù)量變化Fig.2 Change of TCs literature quantity from 2009 to 2019

1.1 來(lái)源

TCs在環(huán)境中的遷移途徑如圖3所示。由圖3可知，臨床醫(yī)療和畜禽養(yǎng)殖是環(huán)境中抗生素污染的主要來(lái)源。TCs通過(guò)人體代謝由醫(yī)院污水處理系統(tǒng)排出，通過(guò)市政管網(wǎng)進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，殘留TCs及中間降解產(chǎn)物最終進(jìn)入環(huán)境中。在畜禽養(yǎng)殖行業(yè)，TCs主要作為飼料添加劑和預(yù)防動(dòng)物疾病藥物被大量使用，TCs在動(dòng)物體內(nèi)難以被完全吸收，一半以上以動(dòng)物排泄物的形式排出，包括代謝產(chǎn)物在內(nèi)的污染物最終進(jìn)入到水體、土壤等環(huán)境中[6]。環(huán)境中殘留的TCs不但給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)不良影響，還會(huì)導(dǎo)致多種耐藥性細(xì)菌的產(chǎn)生，從而引發(fā)生態(tài)毒性效應(yīng)，其在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和毒性效應(yīng)引起廣泛關(guān)注。

圖3 環(huán)境中TCs的來(lái)源和環(huán)境遷移途徑Fig.3 Sources and migrating pathways of TCs in the environment

1.2 污染現(xiàn)狀

1.2.1水體TCs污染

水環(huán)境中TCs以O(shè)TC、CTC和TET污染較為普遍，不同地區(qū)水環(huán)境(地表水、養(yǎng)殖廢水、污水處理廠)中TCs污染物的種類及污染水平如表1所示。

由表1可知，TCs在不同水體中殘留量與污水的來(lái)源和特性有關(guān)，一般而言養(yǎng)殖廢水和污水處理廠的TCs濃度較高(μgL級(jí))。如在日本的養(yǎng)殖廢水中檢測(cè)到CTC濃度為0.002～68 μgL[18]，發(fā)達(dá)地區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)周圍水體中TCs的污染水平相對(duì)較高，廢水中殘留濃度較大[30]。中國(guó)北方污水處理廠中檢測(cè)到TET的濃度為0～1.11 μgL[28]。污水處理廠中TCs殘留與所在地的氣候環(huán)境、居住人口密度、污水量和人類對(duì)此類抗生素的使用量等均有關(guān)系，通常污水處理廠對(duì)抗生素去除率為60%～90%。盡管城市污水大部分進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，仍會(huì)存在TCs對(duì)地表水、飲用水源和地下水造成污染的情況，如德國(guó)、韓國(guó)部分地區(qū)地表水中檢測(cè)到TCs濃度最高達(dá)

表1 不同地區(qū)水體中TCs污染水平

563和254.82 μg/L[6,8]，我國(guó)多數(shù)城市地表水中檢測(cè)到的濃度在ng/L級(jí)。

1.2.2土壤沉積物中TCs污染

土壤/沉積物中TCs以O(shè)TC、TET和CTC為主，濃度在ng/kg～mg/kg數(shù)量級(jí)[31]。不同地區(qū)土壤/沉積物中TCs種類及污染水平如表2所示。

表2 不同地區(qū)土壤沉積物中TCs的污染水平

Table 2 Concentrations of TCsin soils and sediments of different regions

表2 不同地區(qū)土壤沉積物中TCs的污染水平

樣品類型采樣地點(diǎn)TCs種類濃度土壤德國(guó)西北部[32-34]韓國(guó)江原道[35]中國(guó)珠三角地區(qū)[36]中國(guó)江西[37]中國(guó)廣州[38]TCs∕(μg∕kg)450～900TCs∕(μg∕kg)27.60～177.64TCs∕(μg∕kg)0～242.6TCs∕(μg∕kg)0～59.77OTC∕(μg∕kg)38.39CTC∕(μg∕kg)8.92TET∕(μg∕kg)5.64畜禽糞便奧地利[33]意大利北部[33]中國(guó)安徽[39]中國(guó)江蘇[40-41]CTC∕(mg∕kg)46OTC∕(mg∕kg)29TET∕(mg∕kg)23OTC∕(μg∕kg)246.3CTC∕(mg∕kg)11.2TET∕(mg∕kg)0.6CTC∕(mg∕kg)1.9TCs∕(mg∕kg)71.17～105.76沉積物韓國(guó)江原道[8]TCs∕(μg∕kg)1.91～75.70中國(guó)海河、遷河、黃河[4243]TCs∕(ng∕kg)652中國(guó)貴陽(yáng)[44]OTC∕(μg∕kg)99.2中國(guó)江蘇[41]TCs∕(μg∕kg)1.35～25.43

由表2可知，由于抗生素用量、畜禽糞肥施用量、環(huán)境條件等差異，導(dǎo)致不同地區(qū)土壤/沉積物中TCs污染水平存在差異。畜禽糞便中TCs的濃度最高，均在mg/kg級(jí)，檢出最多的為CTC。由于畜禽糞便普遍存在，且往往不經(jīng)無(wú)害化處理便作為有機(jī)肥直接還田，且TCs與土壤親和力強(qiáng)、不易遷移，導(dǎo)致土壤中殘留濃度較高。河流沉積物中的抗生素由于長(zhǎng)期蓄積而導(dǎo)致殘留濃度偏高，如貴陽(yáng)市某河流沉積物中OTC濃度高達(dá)99.2 μg/kg[43]。

2 TCs的環(huán)境行為

抗生素通過(guò)各種途徑進(jìn)入到環(huán)境后，在土壤、水、沉積物和植物等不同環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生吸附、降解和轉(zhuǎn)化等物理化學(xué)過(guò)程，深入了解這類污染物的環(huán)境行為，對(duì)開(kāi)展抗生素污染防治和風(fēng)險(xiǎn)防控具有重要意義。

2.1 TCs的吸附和遷移

吸附是抗生素在環(huán)境中的常見(jiàn)環(huán)境行為之一，吸附過(guò)程對(duì)抗生素在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化有重要影響，吸附能力強(qiáng)弱取決于抗生素種類和土壤特性。有研究表明[45]，抗生素較強(qiáng)的吸附性導(dǎo)致其在底泥中的濃度遠(yuǎn)高于水體?？股卦谕寥乐械倪w移主要取決于其自身的光穩(wěn)定性、鍵合、吸附特性等，一般情況弱酸、弱堿性和親脂性類抗生素與土壤有良好的親和力，在土壤中不易遷移。

抗生素進(jìn)入水環(huán)境后被水中的顆粒物和沉積物吸附，吸附方式主要包括物理吸附、化學(xué)吸附、氫鍵結(jié)合、配位鍵結(jié)合等[46]。吸附行為主要發(fā)生在土壤中，吸附方式包括物理吸附和化學(xué)吸附，污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)均會(huì)影響其吸附能力。有研究表明[47]，不同環(huán)境條件下，TCs可被土壤強(qiáng)烈吸附，在酸性黏土中吸附作用更強(qiáng)。土壤對(duì)抗生素的吸附能力主要與土壤黏粒、有機(jī)質(zhì)和氧化鐵含量呈正相關(guān)，與其他土壤性質(zhì)的相關(guān)性較小[48]?？股匚阶饔脧?qiáng)弱為四環(huán)素類>大環(huán)內(nèi)酯類>氟喹諾酮類>磺胺類>氨基糖苷類>青霉素類[49-50]。武庭瑄等[51]采用吸附試驗(yàn)考察了TET在黃土中的吸附行為，結(jié)果表明：黃土對(duì)TET有較強(qiáng)的吸附能力，添加可溶性腐殖酸會(huì)導(dǎo)致吸附量降低；在pH為4.0～9.0時(shí)，黃土對(duì)TET的吸附能力隨著pH的增大而減小。

2.2 TCs的降解

TCs的降解分為非生物降解和生物降解，非生物降解包括光降解、水解和氧化降解，生物降解包括微生物降解和植物吸附。

2.2.1光降解

光降解是分子吸收光能后從基態(tài)躍遷變成激發(fā)態(tài)從而引發(fā)的各種反應(yīng)，分為直接光解和間接光解[52-54]。抗生素分子直接吸收光子發(fā)生躍遷，產(chǎn)生化學(xué)變化稱為直接光解；間接光解則是借助環(huán)境中對(duì)光敏感的吸光物質(zhì)(光敏劑)進(jìn)行[55]。影響光降解效率的因素主要有pH、光敏劑、水的硬度、介質(zhì)類型、季節(jié)和緯度等[56]。有研究表明[57]，僅使用不同光源對(duì)TET溶液照射不會(huì)發(fā)生任何降解，加入光敏劑TiO2后TET迅速發(fā)生降解。Doi等[58]研究了OTC的光降解行為，發(fā)現(xiàn)隨著溶液pH升高OTC降解速率加快，水中有機(jī)礦物質(zhì)能促進(jìn)OTC的降解。一般情況下，反應(yīng)溫度升高有助于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，溫度每升高10 ℃，OTC的降解速率可增加2倍，降解速率常數(shù)的對(duì)數(shù)與溫度存在線性關(guān)系[59]。

2.2.2水解

水解是抗生素在水環(huán)境的主要降解途徑之一，主要發(fā)生在易溶于水的抗生素中。TCs分子中含有多個(gè)功能團(tuán)，在酸性條件下C—6羥基和C—5上的氫處于反式構(gòu)型，易發(fā)生消除反應(yīng)，生成無(wú)活性橙黃色脫水物，而C—4二甲胺基易發(fā)生可逆的差向異構(gòu)化反應(yīng)，在堿性條件下TCs可生成具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體。因此，TCs水解速率主要受pH和溫度的影響[60]。鄭麗英等[61]研究了CTC在不同溫度、和pH條件下的降解情況，結(jié)果表明CTC較易水解，水解速率受溫度和pH影響較明顯，在堿性和中性條件下水解速率大于酸性條件，并且高溫環(huán)境(70 ℃)下水解速率大于室溫環(huán)境(20 ℃)。Loftin等[62]通過(guò)分析氯四環(huán)素、OTC和TET等在不同溫度和pH條件下的水解速率，發(fā)現(xiàn)隨著pH和溫度的升高污染物水解速率明顯加快，但離子強(qiáng)度對(duì)其水解無(wú)顯著影響。

2.2.3氧化降解

TCs在強(qiáng)氧化劑的作用下可以迅速氧化降解，常見(jiàn)的氧化劑主要有臭氧、HClO、H2O2、K2FeO4等，其中臭氧氧化對(duì)TCs具有較好的降解效果，在水處理中被廣泛應(yīng)用[63]。臭氧氧化法預(yù)處理含有CTC的廢水，處理后廢水可生化性增強(qiáng)，污染物對(duì)活性污泥微生物的抑制作用顯著降低，臭氧氧化降解速率主要取決于pH和臭氧劑量[64]，但單獨(dú)臭氧氧化過(guò)程難以將TET徹底礦化[65-66]。李國(guó)亭等[67]研究了高錳酸鉀對(duì)TET的降解過(guò)程，在不同反應(yīng)條件下高錳酸鉀對(duì)TET的降解率為27.2%～90.9%。

2.2.4微生物降解

微生物降解是抗生素在環(huán)境中降解的重要途徑。微生物可以改變抗生素的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，將抗生素殘留物從大分子化合物降解成小分子化合物，直至轉(zhuǎn)變成H2O和CO2，實(shí)現(xiàn)抗生素污染物的無(wú)害化。耐藥菌在抗生素的降解過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，通過(guò)水解、乙酰轉(zhuǎn)移和氧化還原機(jī)制直接破壞抗生素分子結(jié)構(gòu)而使其失活[68-69]。Huang等[70]從制藥廠排污口的污水樣品中分離出一株酵母菌，其對(duì)四環(huán)素降解率達(dá)到78.28%。Maki等[71]從養(yǎng)殖海水魚(yú)的底泥中馴化篩選出具有高效降解作用并有較強(qiáng)耐受能力的效應(yīng)菌株，其對(duì)OTC、DOC和TET等有顯著降解功能。在抗生素微生物降解過(guò)程中，主要影響因素有pH、溫度、含氧量及環(huán)境介質(zhì)等[72-73]。在同樣環(huán)境條件下，不同類型TCs的微生物降解速率也不同，研究發(fā)現(xiàn)在豬糞中添加外源微生物可以提高其中TCs的降解率，不同污染物的降解率為CTC>OTC>TET，且外源微生物的降解能力隨時(shí)間逐漸增強(qiáng)[74-76]。微生物降解法處理抗生素污染物具有成本低、特異性強(qiáng)、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在抗生素污染物的處理中被廣泛應(yīng)用。

2.2.5植物吸附

植物吸附通過(guò)綠色植物對(duì)污染物降解、轉(zhuǎn)化、吸收、代謝和去毒來(lái)修復(fù)已被污染的土壤、水體和大氣環(huán)境[77]，是一項(xiàng)綠色技術(shù)。由于植物擁有龐大的葉冠和發(fā)達(dá)的根系，其可在環(huán)境中進(jìn)行復(fù)雜的物質(zhì)交換和能量交換，對(duì)生態(tài)環(huán)境的平衡起重要作用[78]。陳小潔等[79]發(fā)現(xiàn)，大漂和鳳眼蓮對(duì)水中的TCs有清除作用，將大漂和鳳眼蓮在污水中培養(yǎng)一段時(shí)間后，其對(duì)鹽酸四環(huán)素的去除率分別達(dá)80%和90%以上。廖杰等[80]研究表明，水芹和空心菜對(duì)TCs都有較好的吸收和去除效果，其中水芹對(duì)TCs的吸收去除效果明顯高于空心菜，且夏季吸收效果明顯優(yōu)于冬季，植物吸收的抗生素主要積累在莖部，葉子部位相對(duì)較少。Kumara等[81]研究發(fā)現(xiàn)，玉米、洋蔥和卷心菜3種植物對(duì)土壤中的CTC具有較好的吸收效果，但對(duì)泰樂(lè)菌素吸收去除效果有限。

3 TCs的生態(tài)毒性

TCs在環(huán)境中的生態(tài)毒性主要表現(xiàn)在：通過(guò)影響環(huán)境中各種微生物的種群數(shù)量以及水生生物、動(dòng)物、植物等高等生物的種群結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)方式，破壞環(huán)境中固有的食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)的平衡；誘發(fā)產(chǎn)生各種耐藥菌，其通過(guò)大量繁殖和傳播威脅人類健康。

3.1 影響環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)平衡

3.1.1對(duì)微生物的生態(tài)毒性

抗生素能直接殺死環(huán)境(土壤和水體等)中某些微生物或抑制其生長(zhǎng)，影響環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤微生物對(duì)其他污染物的降解能力降低[82]?？股乜捎行б种凭惿L(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)，四環(huán)素類藥物對(duì)微生物的影響為細(xì)菌>放線菌>真菌[83]。Dijck等[84]研究發(fā)現(xiàn)，含有抗生素的飼料添加劑對(duì)土壤和水中多種微生物有顯著影響。TCs可以顯著地降低微生物數(shù)量，導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其抑制作用隨抗生素濃度的增加而增強(qiáng)[85-86]。Thiele-Beuhn等[87]研究表明，不同種類抗生素對(duì)發(fā)光細(xì)菌的毒性有差異，微毒(microtox)毒性測(cè)試結(jié)果顯示，OTC、TET和CTC的半最大效應(yīng)濃度(EC50)分別為6.119、20.72和64.32 mg/L。張勁強(qiáng)等[88-89]研究表明，牛奶中的OTC對(duì)費(fèi)氏弧菌和青?；【幸种谱饔茫欢舛确秶鷥?nèi)其毒性抑制率隨時(shí)間呈對(duì)數(shù)趨勢(shì)增加。TCs對(duì)微生物的毒性見(jiàn)表3。

表3 TCs對(duì)生物的毒性

3.1.2對(duì)水生生物的生態(tài)毒性

TCs對(duì)水生生物有很強(qiáng)的毒害作用。以藻類為例，當(dāng)?shù)G藻暴露在TCs下，DOC可使細(xì)胞膜通透性降低，CTC和TET在低濃度下可以增加綠藻細(xì)胞膜的通透性。徐冬梅等[90-91]研究表明，TET和CTC對(duì)銅綠微囊藻的EC50分別為0.09和0.05 mg/L，對(duì)綠藻的EC50分別為2.2和3.1 mg/L，銅綠微囊藻對(duì)TCs的敏感程度比綠藻要高。王慧珠等[98]以大型溞、斑馬魚(yú)和鯽魚(yú)等進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明:TET和CTC對(duì)水生動(dòng)物毒性敏感順序?yàn)轹a魚(yú)>斑馬魚(yú)>大型溞，CTC毒性明顯高于TET；經(jīng)毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判斷，TET對(duì)3種水生動(dòng)物均屬于低毒物質(zhì)，CTC對(duì)大型溞屬低毒，對(duì)斑馬魚(yú)和鯽魚(yú)屬中毒。曲甍甍等[99-100]研究表明，TCs對(duì)鯽魚(yú)腎細(xì)胞DNA有損傷，對(duì)鯽魚(yú)胚胎有致畸現(xiàn)象。Gagne等[92]研究表明，OTC對(duì)河蚌的免疫系統(tǒng)有一定毒性影響，可嚴(yán)重抑制海膽性腺的生長(zhǎng)(表3)。

3.1.3對(duì)植物的生態(tài)毒性

TCs隨動(dòng)物糞便和污水排放進(jìn)入土壤中，進(jìn)而被植物吸收，并對(duì)植物的根和芽等產(chǎn)生生態(tài)毒性。Bradel等[101]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TET達(dá)到一定濃度時(shí)，植物芽和根的生長(zhǎng)均被抑制，其中根對(duì)TET的生態(tài)毒性比芽更敏感，TET被植物吸收后主要富集在根部。張乙涵等[102]研究表明，不同植物對(duì)TCs的吸收能力不同，一般順序?yàn)榉?黃瓜>黑麥草>苜蓿>胡蘿卜>南瓜>萵筍>玉米。Kong等[93]研究表明，紫花苜蓿對(duì)TCs的吸收過(guò)程為主動(dòng)吸收，最后TCs積累在根部，隨著濃度升高會(huì)出現(xiàn)葉子變黃現(xiàn)象，主要是由于TCs與葉綠體合成酶結(jié)構(gòu)相似，抑制了葉綠體的翻譯活性所致。

TCs對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響與其化學(xué)性質(zhì)、使用劑量和土壤吸附能力等因素均有關(guān)。Batchelder等[103-104]研究發(fā)現(xiàn)，紅扁豆對(duì)CTC和OTC 2種抗生素表現(xiàn)非常敏感，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中濃度為160 mg/L時(shí)，植物全部死亡；但在土壤中，對(duì)紅扁豆進(jìn)行同樣濃度的處理卻未表現(xiàn)出相應(yīng)的毒性效應(yīng)，主要原因是TCs與土壤中二價(jià)金屬離子形成了螯合物，降低了其在土壤中的有效濃度。

3.1.4對(duì)哺乳動(dòng)物的生態(tài)毒性

抗生素隨肥料進(jìn)入土壤后，對(duì)土壤中的動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生生態(tài)毒性效應(yīng)。Baguer等[105]研究了OTC對(duì)土壤中蚯蚓、跳蟲(chóng)和線蟲(chóng)的影響，結(jié)果表明，OTC對(duì)土壤中動(dòng)物的毒性都很低，觀察到的最低效應(yīng)濃度為3 000～5 000 mg/kg。Boleas等[82]研究了OTC對(duì)土壤生物的影響，將OTC濃度為0.01、1和100 mg/kg的土壤添加到表層土壤中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蚯蚓無(wú)死亡，但對(duì)土壤生物酶(磷酸酶、脫氫酶)活性有抑制作用。土壤環(huán)境中的抗生素不會(huì)對(duì)土壤動(dòng)物產(chǎn)生直接毒性效應(yīng)，但由抗生素引起的土壤微生物群落的變化可能會(huì)對(duì)土壤動(dòng)物產(chǎn)生間接影響。

臨床上TCs主要用于治療細(xì)菌感染，其過(guò)程會(huì)引起部分生化功能紊亂，對(duì)腎、肝臟和生殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響。已有研究表明[95-97，106]，當(dāng)大鼠體內(nèi)OTC積累到一定濃度，會(huì)產(chǎn)生腎毒性，引起血清尿素和肌酐顯著升高，同時(shí)抗氧化酶活性降低，低分子量抗氧化劑含量減少。TET可使大鼠睪丸、附睪和精囊相對(duì)重量減少，精子形態(tài)異常增加，睪丸組織病理學(xué)改變。此外，TET可使大鼠超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶(CAT)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性顯著降低，谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)和血清GSH、睪酮和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性顯著升高，對(duì)大鼠生殖系統(tǒng)毒性比較顯著[107](表3)。

3.2 誘發(fā)和傳播耐藥基因

抗生素的大量使用會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性基因，嚴(yán)重威脅生態(tài)系統(tǒng)安全。長(zhǎng)期使用抗生素病人的排泄物和畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的動(dòng)物糞便含有大量殘留抗生素，進(jìn)入環(huán)境后會(huì)促使產(chǎn)生抗性基因，并通過(guò)水流、雨水沖刷和地表徑流等多種途徑進(jìn)行傳播和擴(kuò)散。有研究表明[108]，許多國(guó)家的地表水、養(yǎng)殖場(chǎng)廢水、污水廠排水、醫(yī)療廢水、空氣、土壤沉積物，甚至是飲用水中均檢出了不同程度的抗性基因，對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重威脅。

近年來(lái)，關(guān)于水環(huán)境中抗性基因被頻頻檢出的報(bào)道引起了廣泛關(guān)注，魚(yú)塘等養(yǎng)殖水體和土壤是耐藥基因產(chǎn)生的重要場(chǎng)所[109]。Dang等[110]在我國(guó)沿海養(yǎng)殖場(chǎng)中分離到了OTC抗性基因，在海膽和海參的養(yǎng)殖池中檢測(cè)到OTC抗性基因tetA、tetB和tetD。Agerso等[111]在泰國(guó)的綜合養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)中檢測(cè)到TET耐藥基因tet39。Tao等[112]在我國(guó)珠江流域檢測(cè)出4個(gè)TET抗性基因tetA、tetB、tetC和tetD，其中tetA和tetB基因多次被檢出，檢測(cè)頻率分別為43%和40%。Chee-Sanford等[113]在養(yǎng)豬場(chǎng)附近的化糞池中發(fā)現(xiàn)8種TET抗性基因tet(O)、tet(Q)、tet(W)、tet(M)、tetB(P)、tet(S)、tet(T)和otrA；抗性基因會(huì)滲到地下水中，在養(yǎng)豬場(chǎng)下游的地下水中依然能檢測(cè)到抗性基因，對(duì)土壤中土著微生物產(chǎn)生不利影響。Auerbach等[114]在污水處理廠和2個(gè)淡水湖也檢測(cè)到TET抗性基因，與湖水相比，污水處理廠中TET抗性基因的種類更多，并且活性污泥中也存在高濃度的TET抗性基因。

世界衛(wèi)生組織曾表示，抗生素抗性基因?qū)⒊蔀槿祟?1世紀(jì)重要的公共健康問(wèn)題[115]。抗生素抗性基因在同種生物個(gè)體甚至不同生物種之間的傳播和擴(kuò)散，給生態(tài)安全和人類健康帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。作為新的全球性污染問(wèn)題，抗生素抗性基因及其在環(huán)境中的傳播、擴(kuò)散應(yīng)引起高度重視。

4 結(jié)論與展望

作為新型污染物，TCs在環(huán)境中普遍存在，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害日趨明顯，受到人們的廣泛關(guān)注。TCs在水體中濃度為ng/L～μg/L級(jí)，在土壤/沉積物中濃度為ng/L～mg/L級(jí)，其中OTC、CTC、TET濃度相對(duì)較高。環(huán)境行為和生態(tài)毒性研究表明:TCs在環(huán)境介質(zhì)中吸附能力較強(qiáng)，更易在土壤中發(fā)生降解；TCs降低微生物活性，抑制植物和動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)水生生物產(chǎn)生明顯毒害作用。我國(guó)是抗生素的生產(chǎn)和使用大國(guó)，但對(duì)TCs在環(huán)境中污染狀況、歸趨和生態(tài)毒性的研究還不夠，僅局限于表面現(xiàn)象的描述，缺乏機(jī)理研究。今后需系統(tǒng)研究TCs在環(huán)境中污染現(xiàn)狀和遷移轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理，加強(qiáng)TCs與重金屬、殺蟲(chóng)劑等其他污染物形成復(fù)合污染的研究，深入了解抗性基因的傳播、擴(kuò)散以及防治，研發(fā)降低抗性基因危害的廢水處理技術(shù)和管理措施。