謝曉杰,許雙燕,王文凡,楊 健,趙卓群,王 敏,鄭華寶

(浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,浙江省土壤污染生物修復(fù)重點實驗室,浙江 杭州 311300)

近年來,我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；?、集約化發(fā)展水平不斷提高,但高密度的養(yǎng)殖模式也引發(fā)了一系列的畜禽疾病,用于預(yù)防、治療畜禽疾病的抗生素類藥物也被使用得更加頻繁。然而,動物體攝入的抗生素并不能完全地被代謝吸收,超過70%的抗生素會隨尿液和糞便排出體外[1],釋放到環(huán)境中,并導(dǎo)致環(huán)境中抗生素的殘留。長期的抗生素選擇壓力會誘導(dǎo)抗生素耐藥菌的產(chǎn)生,引發(fā)嚴(yán)重的抗性基因污染問題[2-3],對公共健康造成巨大威脅。據(jù)報道,如果抗生素抗性基因的傳播失控,預(yù)計在2050年將導(dǎo)致全球超過1 000萬人死亡,造成近100萬億美元的全球財政負(fù)擔(dān)[4-5]。為此,本文綜述了畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素的殘留現(xiàn)狀、危害,總結(jié)了抗生素降解菌的降解特征和抗生素的生物降解途徑,討論了抗生素降解菌在堆肥中的應(yīng)用,以期為畜禽廢棄物中抗生素污染的治理提供參考。

1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素污染狀況與危害

在畜禽養(yǎng)殖過程中,合理使用抗生素添加劑能夠有效地治療動物感染性疾病,促進(jìn)畜禽生長[6-7]。我國是世界上最大的抗生素生產(chǎn)和消費國,據(jù)統(tǒng)計,2020年的抗生素產(chǎn)量達(dá)22.3萬t[8-9],其中用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)的抗生素達(dá)3.27萬t[10]?？股卦谛笄蒺B(yǎng)殖中的大量使用,導(dǎo)致其在畜禽養(yǎng)殖廢棄物中大量殘留。

1.1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物

畜禽養(yǎng)殖廢棄物是指在畜禽養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的畜禽糞便、廢飼料、養(yǎng)殖廢水、惡臭氣體,以及散落的毛、羽等廢棄物[11]。據(jù)估算,我國每年產(chǎn)生的畜禽養(yǎng)殖廢棄物已達(dá)38億t,但綜合利用率不足60%[12],其中,畜禽糞便約占40%,總量約為15億t[13]。

目前,我國畜禽養(yǎng)殖廢棄物最主要的處理方向為肥料化[14]和能源化[15-16]。肥料化處理是利用堆肥、生物發(fā)酵技術(shù)將畜禽養(yǎng)殖廢棄物轉(zhuǎn)化為有機肥料;能源化處理是以畜禽養(yǎng)殖廢棄物為原料制備沼氣、沼液和沼渣,從而實現(xiàn)廢棄物的再利用[17-18]。然而,我國多數(shù)畜禽養(yǎng)殖企業(yè)不具備糞污的深加工處理能力,一些地方將堆積發(fā)酵后的糞便直接施于農(nóng)田,導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖廢棄物中殘留的抗生素進(jìn)入環(huán)境,造成抗生素污染[19]。

1.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素的污染狀況

現(xiàn)代集約化畜禽養(yǎng)殖常用抗生素來控制疾病,促進(jìn)畜禽生長[20]。據(jù)統(tǒng)計,2017年全球獸用抗生素消費總量約為93 309 t,預(yù)計到2030年全球獸用抗生素消費總量將達(dá)到104 079 t,較2017年增長11.5%[21]。大多數(shù)發(fā)達(dá)國家獸用抗生素的使用量占抗生素生產(chǎn)總量的50%～80%[22]。據(jù)一項發(fā)表于2015年的報道,美國獸用抗生素使用總量達(dá)11 148 t,占抗生素銷售總量的80%[23-24]。我國是世界上最大的獸用抗生素消費國,2020年獸用抗生素使用量高達(dá)32 776 t[10],預(yù)計到2030年我國的獸用抗生素消費量將占全球獸用抗生素消費總量的43%[21]。

由于多數(shù)養(yǎng)殖戶缺乏專業(yè)的疫病防治知識,抗生素不規(guī)范、不合理、超量使用等現(xiàn)象在我國畜禽養(yǎng)殖中較為普遍[25]。有調(diào)查表明,2020年我國每生產(chǎn)1 t動物產(chǎn)品的獸用抗生素使用量約為165 g[10]。動物攝入的抗生素不能被機體完全吸收,30%～90%會以原形或代謝產(chǎn)物的形式殘留在畜禽糞便中[26-28]。受畜禽養(yǎng)殖業(yè)中各種畜禽(主要指豬、牛、雞等)生理特性、生活習(xí)慣和養(yǎng)殖環(huán)境等差異的影響,不同畜禽糞便中的抗生素種類、含量存在顯著差異[29],但總體而言,畜禽糞便中不同類型抗生素的殘留量從高到低依次為四環(huán)素類>氟喹諾酮類>磺胺類>大環(huán)內(nèi)酯類[30-32]。Wang等[33]調(diào)查了浙江省不同養(yǎng)殖場豬糞中的抗生素殘留,發(fā)現(xiàn)金霉素殘留量最高,達(dá)到57.95 mg·kg-1。任君燾等[34]對山東東營地區(qū)畜禽糞便中的抗生素殘留進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)畜禽糞便中磺胺類抗生素的檢出率為6%～100%,氟喹諾酮類抗生素的檢出率為62%～100%,四環(huán)素類抗生素的檢出率為98%～100%,大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的檢出率為0%～50%。彭秋等[35]對重慶地區(qū)的畜禽糞便進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)豬糞中四環(huán)素類抗生素的檢出率為82.8%,土霉素、四環(huán)素和金霉素的最大檢出量分別為11.59、53.14、23.06 mg·kg-1。Alavi等[36]對伊朗5個城市養(yǎng)殖場的糞便進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)四環(huán)素和土霉素的最大檢出量分別為5.36、13.77 mg·kg-1。Ezzariai等[37]對糞便中的四環(huán)素類、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、磺胺類抗生素進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)四類抗生素的殘留量為1～136 000 μg·kg-1。

畜禽糞便中殘留的抗生素會通過自然滲透、雨水淋溶、徑流沖刷,以及有機肥施用等方式進(jìn)入水體與土壤中,導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖場周圍環(huán)境中的抗生素含量超標(biāo)[38]。有研究表明,養(yǎng)豬場附近的地表水、地下水和土壤中均發(fā)現(xiàn)四環(huán)素類和磺胺類抗生素殘留,且最大檢出量可達(dá)10-9級別[39]。陳軍平等[40]調(diào)查了江西南昌地區(qū)12個規(guī)?；B(yǎng)豬場下游水體中的抗生素殘留情況,發(fā)現(xiàn)四環(huán)素、金霉素、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲惡唑、諾氟沙星、氧氟沙星的檢出率分別為58.3%、33.3%、66.7%、75.0%、41.7%、100.0%。畜禽糞便有機肥中抗生素的殘留和遷移也會導(dǎo)致土壤污染。Qian等[41]調(diào)查了浙江省糞肥中的抗生素含量,發(fā)現(xiàn)恩諾沙星檢出率為39.3%,含量為6.7～4 091 ng·L-1。Li等[42]對山東壽光地區(qū)施用畜禽糞便有機肥的集約化蔬菜種植區(qū)土壤中的氟喹諾酮類抗生素進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)土壤中環(huán)丙沙星和諾氟沙星的最大檢出量分別為0.652、0.288 mg·kg-1。

1.3 畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素殘留的危害

部分抗生素性質(zhì)穩(wěn)定,在環(huán)境中難以自然降解,當(dāng)其累積到一定量后會嚴(yán)重影響土壤與水體中微生物的活性和群落結(jié)構(gòu),對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面作用,并最終影響整個生物圈的物質(zhì)循環(huán)[43-45]。殘留在土壤中的抗生素還會導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能發(fā)生改變,并影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤酶活性[46-48]。周椿富等[49]研究發(fā)現(xiàn),抗生素殘留會抑制土壤中的脲酶活性,減慢土壤物質(zhì)循環(huán),降低土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性。方林發(fā)等[50]在重慶開州區(qū)菜地土壤的研究發(fā)現(xiàn),四環(huán)素類和喹諾酮類抗生素對土壤動物和微生物存在潛在毒性。水體與沉積物中殘留的抗生素會干擾水環(huán)境中微生物的正常功能,影響氮、磷循環(huán)[51-53]。Devries等[54]研究表明,沉積物中的硝化菌和反硝化菌對質(zhì)量濃度低至1 ng·L-1的抗生素仍較為敏感。龍婷婷[55]研究了四環(huán)素對生物脫氮除磷效果的影響,發(fā)現(xiàn)若活性污泥系統(tǒng)長期暴露于5、10 mg·L-1的四環(huán)素中,其硝化作用和反硝化作用均會受到影響,總氮去除率從85.4%分別降至78.6%和75.6%,系統(tǒng)的除磷能力也受到一定的抑制。

環(huán)境中殘留的抗生素被動植物吸收后,還會通過食物鏈富集,最終流向人類。有研究表明,土壤中殘留的抗生素及其代謝產(chǎn)物會沿木質(zhì)部向莖、葉遷移,繼而貯存于植物體的各有機組分中[56-57]。李彥文等[58]調(diào)查了廣州市長期施用有機肥的蔬菜樣品,發(fā)現(xiàn)96%的市售蔬菜樣品中均可檢測到不同程度的喹諾酮類抗生素殘留,殘留量在1.0～1 683.1 μg·kg-1。抗生素在動物體的蓄積也會導(dǎo)致動物副產(chǎn)品,如肉、蛋、乳、內(nèi)臟等,存在抗生素殘留[59]。貝亦江等[60]對2018—2019年浙江省養(yǎng)殖水產(chǎn)品中的6種喹諾酮類抗生素進(jìn)行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)6種喹諾酮類抗生素的檢出率為0～24.2%,殘留量為0～964 μg·kg-1。人類若長期食用受抗生素污染的食物,可能會導(dǎo)致抗生素在體內(nèi)蓄積,當(dāng)其達(dá)到一定濃度后,會導(dǎo)致人體中毒和各器官病變,產(chǎn)生過敏反應(yīng)、腎病、肝損傷、骨髓毒性和致癌等副作用,嚴(yán)重危害人類健康[61]。

畜禽廢棄物中殘留的抗生素排泄到環(huán)境后,會對微生物產(chǎn)生選擇壓力。大量研究表明,抗生素長期選擇壓力會促進(jìn)耐藥細(xì)菌的產(chǎn)生,導(dǎo)致抗生素抗性基因的傳播[62-63]?？股乜剐曰驈V泛分布于土壤、水體、空氣和畜禽糞便中,可通過多種方式直接或間接地在環(huán)境介質(zhì)中傳播擴散,并進(jìn)入人體微生物組,導(dǎo)致人體產(chǎn)生抗生素耐藥性[64-65]。有研究表明,在環(huán)境中非親子之間的耐藥性菌株可以通過結(jié)合、轉(zhuǎn)化和傳導(dǎo)等多種方式進(jìn)行抗性基因的水平轉(zhuǎn)移[66-67],親子之間的耐藥性菌株可通過自我繁殖的方式將抗性基因垂直轉(zhuǎn)移給子代,從而導(dǎo)致抗性基因的擴散[38]。馮天舒等[68]在高原鼠兔和高原鼢鼠腸道微生物中檢出3種四環(huán)素類抗性基因(tetQ、tetM-01、tetG-01)、2種磺胺類抗性基因(sul1、sul2)和1種多重耐藥性基因(floR),這些抗生素抗性基因會轉(zhuǎn)移至人體,并對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 抗生素的微生物降解

2.1 抗生素的環(huán)境行為

抗生素進(jìn)入水、土壤等環(huán)境介質(zhì)后繼而發(fā)生吸附/解吸[69]、遷移[70]、降解[71]等行為,直接或間接地影響抗生素在環(huán)境中的生態(tài)毒理效應(yīng)[72]。吸附/解吸是一種典型的抗生素環(huán)境行為[73],親和力較強的抗生素在進(jìn)入環(huán)境后會被穩(wěn)定吸附在土壤顆粒表面,并長期發(fā)揮作用。但與沉積物結(jié)合的抗生素也會發(fā)生解吸反應(yīng),將抗生素再次釋放到環(huán)境中[74]。同時,部分抗生素在進(jìn)入環(huán)境后會通過地表徑流和雨水淋溶向下遷移,進(jìn)入更深的土壤層或地下水系統(tǒng)中[70],導(dǎo)致土壤、地表水、地下水和沉積物中出現(xiàn)多種抗生素的殘留[75-76]。一般而言,抗生素的吸附/解吸和遷移行為與抗生素本身的理化性質(zhì)和環(huán)境因子密切相關(guān)[77]。

在自然條件下,環(huán)境中的抗生素會通過物理、化學(xué)和生物方式被降解[78]。抗生素的自然降解過程中會產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)化產(chǎn)物[79],但一些產(chǎn)物可能具有與母體相當(dāng)甚至更強的毒性,如Xu等[80]研究發(fā)現(xiàn),磺胺吡啶的光化學(xué)降解產(chǎn)物就比母體化合物的毒性更大。

光解、水解和生物降解是抗生素自然衰減的主要途徑。在畜禽養(yǎng)殖廢棄物殘留抗生素的處理方法中,通過微生物降解將抗生素分解成毒性較低或無毒害作用的小分子產(chǎn)物,是目前最為經(jīng)濟(jì)有效的方法之一,此方法條件簡單,易控制,成本較低[81]。因此,有必要對抗生素的微生物降解進(jìn)行深入研究。

2.2 抗生素降解菌的降解特征

近年來,學(xué)者通過篩選、馴化等方式獲得了許多抗生素降解菌,這些降解菌多為細(xì)菌,實驗室降解條件多為溫度30～40 ℃,pH值5.8～9.0,抗生素質(zhì)量濃度20～300 mg·L-1。一些降解菌能夠以抗生素作為唯一碳源或氮源[82-101],如甲基菌屬(Methylobacillussp.)、新型黏質(zhì)沙雷氏菌(Serratiamarcescens)、不動桿菌屬(Acinetobactersp.)HS51株和假單胞菌屬(Pseudomonassp.)T4株等。但也有一些降解菌不能直接利用抗生素,需外加碳、氮源(如酵母、葡萄糖或蛋白胨等)才能有效降解抗生素[102-117],如斯氏普羅威登斯菌(Providenciastuartii)、肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)、蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)、煙草節(jié)桿菌(Arthrobacternicotianae)等,外加碳、氮源可通過增加微生物的生物量進(jìn)而提高其對抗生素的降解[118]。將當(dāng)前報道的部分抗生素降解微生物及其降解性質(zhì)整理于表1。

表1 降解抗生素的微生物及其降解條件Table 1 Antibiotics-degrading microbes and degradation conditions

值得注意的是,目前針對抗生素污染的風(fēng)險評估和降解菌篩選多是在單一抗生素條件下開展的,在實驗室設(shè)定的最佳條件下,降解菌能夠在較短時間內(nèi)降解高濃度的抗生素,但實際環(huán)境中的抗生素殘留量遠(yuǎn)低于實驗室水平[76-77]。同時,野外水體、土壤中并不具備豐富的營養(yǎng)基質(zhì),以及適宜的溫度和pH值等條件,多種抗生素常以復(fù)合共存的形式出現(xiàn),其危害遠(yuǎn)大于單一抗生素[119]。González-Pleiter等[120]發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩種抗生素以混合物形式存在時,即使在非常低的濃度下,也會對藻類表現(xiàn)出毒害作用。Backhaus等[121]研究發(fā)現(xiàn),混合抗生素的生態(tài)風(fēng)險遠(yuǎn)高于單一抗生素。因此,未來應(yīng)加大對環(huán)境濃度下抗生素的降解研究,同時進(jìn)一步篩選能夠同時降解多種抗生素的菌株。

2.3 抗生素的微生物降解途徑與機理

微生物降解抗生素的過程較為復(fù)雜。在特定環(huán)境下,微生物產(chǎn)生的酶可通過直接或間接修飾改變抗生素的結(jié)構(gòu)使其失活,并逐步將其分解成小分子化合物[122-123]。微生物降解抗生素的途徑主要包括羥基化/去羥基化、官能團(tuán)氧化、碳鏈斷裂、水解和基團(tuán)轉(zhuǎn)移等[81,124]。不同種類的抗生素結(jié)構(gòu)不同,其生物降解途徑也存在明顯差異[122]。

對抗生素生物降解途徑的研究有助于抗生素污染生物防治的開展。四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、喹諾酮類抗生素是畜禽養(yǎng)殖廢棄物中最常檢測到的抗生素[10],以下圍繞這4種抗生素的生物降解途徑進(jìn)行綜述。

磺胺類抗生素中苯環(huán)上的對氨基苯磺酰胺基是使其具有抗菌活性的主要結(jié)構(gòu)。若磺胺類抗生素中的苯環(huán)被其他芳環(huán)或芳雜環(huán)取代,或在苯環(huán)上引入其他基團(tuán),均會降低磺胺類抗生素的抑菌效果[128-129]。研究表明,微生物可通過水解、脫硫(—SO2)、脫氨基(—NH2)、氧化等反應(yīng)降解磺胺類抗生素[91,118,130]。Du等[91]研究發(fā)現(xiàn),水生產(chǎn)堿桿菌(AlcaligenesaquatillisFA)通過脫硫、脫氨基等途徑降解磺胺對甲氧嘧啶。Jiang等[130]研究發(fā)現(xiàn),磺胺甲惡唑可在微生物的作用下通過水解、脫硫、脫氨基等反應(yīng)生成不同的中間產(chǎn)物,包括苯胺、3-氨基-5-甲基異惡唑、4-氨基苯硫酚和磺胺等。

微生物通過水解、斷裂酯鍵、脫糖等反應(yīng)破壞大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的分子結(jié)構(gòu),從而降低其抗菌活性[102-103]。Zhang等[103]在研究產(chǎn)酸克雷伯氏菌(KlebsiellaoxytocaTYL-T1)對泰樂菌素的降解時發(fā)現(xiàn),在降解菌的作用下,泰樂菌素經(jīng)過糖基轉(zhuǎn)移、氧化還原、酯鍵斷裂等途徑發(fā)生降解。

喹諾酮類抗生素在降解菌的作用下經(jīng)取代、羥基化、去氨基化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)[131-133]。Liao等[133]研究發(fā)現(xiàn),在微生物的作用下,環(huán)丙沙星可通過丟失哌嗪基團(tuán)、苯環(huán)上的環(huán)丙基和氟原子,以及去氨基和去羥基化反應(yīng)實現(xiàn)降解。

總的來說,不同抗生素在微生物作用下的降解位點和方式大抵相同,但不同微生物降解抗生素時發(fā)生反應(yīng)的順序不同,所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物也有所不同;因此,對不同菌株降解抗生素的中間產(chǎn)物進(jìn)行研究依然很有必要。

3 微生物降解去除畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素的應(yīng)用進(jìn)展

消減畜禽養(yǎng)殖廢棄物中的抗生素是降低水體和土壤中抗生素污染的重要對策之一[134]。在處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物的各種方法中,堆肥因具有成本低、有機物降解快、無害化程度高的特點,而成為我國畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用中最主要和最常用的措施之一[135]。在堆肥過程中,微生物可通過各種生化反應(yīng)將畜禽糞便中的有機質(zhì)分解并轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。根據(jù)堆肥中氧氣的供應(yīng)情況,可將堆肥分為好氧堆肥和厭氧發(fā)酵兩類[136]。

好氧堆肥和厭氧發(fā)酵過程中,抗生素的去除效果與堆體溫度、含水量、抗生素種類和濃度、微生物等密切相關(guān)[137]。溫度會影響堆體的理化性質(zhì)和微生物的代謝活動,進(jìn)而影響畜禽糞污中抗生素的消減效果[138-139]。Feng等[140]研究了高溫(52 ℃)和低溫(15 ℃)條件下豬糞厭氧堆肥中紅霉素的去除情況,發(fā)現(xiàn)溫度升高可有效縮短紅霉素的半衰期。水分會調(diào)節(jié)堆體溫度,影響微生物代謝和抗生素水解,一般來說,堆肥原料中的含水量應(yīng)控制在50%～70%,含水量過低不利于微生物的生長代謝,但過高則會堵塞堆料的縫隙,進(jìn)而影響抗生素的消減[141]。不同類型的抗生素,其分子結(jié)構(gòu)不同,理化性質(zhì)也有所差異;因此,堆肥過程中不同抗生素的去除效果也有所差別。Kim等[142]研究了豬糞堆肥中不同抗生素的消減情況,發(fā)現(xiàn)40 d堆肥結(jié)束后,金霉素、磺胺甲嘧啶、泰樂菌素的去除率各不相同。抗生素的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同,堆肥后其消減效果也明顯不同。孟磊等[143]開展的雞糞堆肥研究發(fā)現(xiàn),不同初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)的喹諾酮類抗生素降解速率從高到低依次為60 mg·kg-1>30 mg·kg-1>15 mg·kg-1。

堆肥是由微生物主導(dǎo)的發(fā)酵過程[134],溫度、含水量、抗生素的種類和含量均會直接或間接地影響堆體中微生物的生長代謝活動,進(jìn)而影響堆肥中抗生素的降解和轉(zhuǎn)化[144]。在好氧堆肥過程中,微生物可通過各種代謝活動分解有機物、釋放能量,進(jìn)而保障微生物正常的生長繁殖[145]。在厭氧發(fā)酵過程中,微生物會產(chǎn)生各種水解酶,并通過各種水解酸化作用將大分子有機物分解成小分子有機物,進(jìn)而提高厭氧發(fā)酵的效率[146]。大量研究表明,在堆肥過程中添加外源抗生素降解菌劑可加速畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素的去除,并顯著提升堆肥的質(zhì)量[147]。李瑋琳等[148]將抗生素降解菌劑接種到豬糞堆肥中,發(fā)現(xiàn)抗生素去除率達(dá)81.95%,與對照組相比,抗生素降解率提高了42.18%。趙晨光等[149]將篩選的4株抗生素降解菌接種到豬糞堆肥中,14 d后,土霉素、四環(huán)素、金霉素的降解率分別為85.75%、90.95%、98.56%。張錦[150]將抗生素混合降解菌劑加入豬糞、雞糞堆肥中,發(fā)現(xiàn)豬糞、雞糞中磺胺二甲嘧啶的去除率分別為77.48%、45.39%。仇天雷等[151]研究發(fā)現(xiàn),添加復(fù)合菌劑后,堆肥中的土霉素在47 d后降解至檢測限以下,而未接種菌劑的對照組,其土霉素降解效果不明顯。

外源接種抗生素降解菌劑會提高堆肥中抗生素的去除效果,具有較好的發(fā)展前景;但是,在堆肥中能夠降解抗生素的微生物一般都是耐藥菌,這些菌株攜帶大量的抗性基因,因此應(yīng)格外注意堆肥過程中添加外源抗生素降解菌可能誘發(fā)的抗性基因污染風(fēng)險[152-154]。目前,關(guān)于外源添加的抗生素降解菌中抗生素抗性基因的研究較少,考慮到堆肥中應(yīng)用抗生素降解菌存在抗性基因傳播風(fēng)險,未來可將降解菌內(nèi)發(fā)揮作用的酶提取出來并應(yīng)用到堆肥中,以提高抗生素降解效果,降低抗性基因污染風(fēng)險。

4 研究展望

畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為抗生素的“天然儲存庫”,如不能得到及時妥善的處置,將會導(dǎo)致土壤、水體中的抗生素含量超標(biāo),給生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面作用。同時,殘留的抗生素被動植物吸收后,還會通過食物鏈富集,嚴(yán)重威脅人體健康?？股亟到饩翘烊淮嬖诘摹敖到鈩?具有效率高、適應(yīng)面廣的優(yōu)點。將微生物與堆肥相結(jié)合,是實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化處理的有效措施,頗具發(fā)展前景。為了更好地解決畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素殘留污染的問題,未來研究可從以下幾個方面進(jìn)行:(1)加強對環(huán)境條件下抗生素降解菌的篩選研究,馴化、篩選能夠同時降解多種抗生素的菌株,或?qū)σ押Y選到的單一抗生素降解菌進(jìn)行復(fù)配,以便更好地降解復(fù)雜環(huán)境中殘留的多種抗生素;(2)加強對微生物降解抗生素機理、途徑、產(chǎn)物毒性的研究,進(jìn)而促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物中殘留抗生素的去除;(3)可將抗生素降解酶制成酶制劑,并應(yīng)用于堆肥中,進(jìn)而有效治理抗生素污染,防止抗性基因進(jìn)一步傳播。