蔡金章
摘 要:水環(huán)境和土壤中抗生素和抗藥基因(ARGs)污染問題日益嚴重。本文從畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和污水處理廠(WWTPs)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等角度闡明抗生素和ARGs的環(huán)境釋放途徑,為減少抗生素和ARGs的傳播提供建議。
關鍵詞:抗生素;ARGs;畜牧養(yǎng)殖業(yè);醫(yī)院;污水處理廠;水產(chǎn)養(yǎng)殖
抗生素是藥物和個人護理品中一種重要組成,80%-90%的抗生素被人和動物排出體外,造成環(huán)境中抗生素污染問題。我國由抗生素濫用帶來的環(huán)境污染問題更為嚴重。抗生素和ARGs的環(huán)境污染問題已經(jīng)引起了研究人員的廣泛關注,并且一些學者已經(jīng)對水環(huán)境、土壤、飲用水、食物中抗生素和ARGs的分布情況做了細致的研究;也有學者對抗生素的環(huán)境歸趨進行了深入的探究,評估抗生素的生態(tài)風險和健康風險,并取得了顯著的成果。本文考慮了三種抗生素和ARG環(huán)境暴露的來源:畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和WWTPs、水產(chǎn)養(yǎng)殖。為了減少抗生素和ARGs在環(huán)境中的傳播,本文在以上三個方面提供緩解方案,以減少抗生素和ARGs的傳播。
一、限制畜牧養(yǎng)殖業(yè)來源
1.優(yōu)化抗生素的使用
抗生素在畜牧養(yǎng)殖業(yè)藥物的使用中占有很大比重,盡管被施用抗生素的種類和劑量存在顯著性差異,但中國每年約50%的抗生素被作為畜禽疾病治療和生長促進劑使用,畜牧養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用愈加不受控制。在一些國家,甚至抗生素已經(jīng)被禁止作為生長促進劑使用。首先,限制畜牧養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用種類和劑量,是控制和減少抗生素和ARGs釋放到環(huán)境中最直接途徑。其次,降低動物養(yǎng)殖密度、改進營養(yǎng)計劃等措施來保持動物健康以控制農(nóng)場疾病爆發(fā)。這些措施可以減少抗生素和ARGs從動物轉(zhuǎn)移到人類體內(nèi)的途徑。
2.尋求抗生素替代物
金屬(如:銅、鋅、砷等)常被添加到動物飼料中作為抗生素的替代品。然而,金屬元素在種植土壤中的富集行為,對種植土壤帶來的環(huán)境危害在某些情況下往往較抗生素嚴重。所以,尋求如草藥這類具有抗微生物活性、廉價、易于交付使用的替代品勢在必行,增加針對動物、家禽和魚類抗菌藥物的選擇性。
3.加強糞肥管理
在水環(huán)境和土壤不受污染的前提下對糞肥進行管理保存,包括防止糞肥溢出和滲漏、控制糞肥堆積處的地表徑流、限制養(yǎng)殖場的泥沙侵蝕和運輸。長期的糞便儲存在遏制抗生素和ARGs遷移方面證明是有效的,澆水、曝氣和堆肥在有氧條件下消除50%-70%的抗生素,消除效率主要取決于持續(xù)時間和溫度。此外,利用大腸桿菌菌株在厭氧條件下對糞肥中的ARGs進行生物處理也是可行的,從而限制ARGs的遷移能力。最后,只有當農(nóng)作物對營養(yǎng)物質(zhì)需求高時才允許糞肥的施用,以降低糞肥中抗生素和ARGs的遷移速率。
4.政策協(xié)同管理
在政策層面,建立環(huán)境和動物糞肥中抗生素濃度標準;鼓勵集約化農(nóng)場內(nèi)沼氣設施的建設,對廢物處理提供資金幫扶。政策控制是一項艱巨的挑戰(zhàn),它需要大量利益相關者達成一致合作和執(zhí)行。
二、醫(yī)院和工業(yè)廢水處理
1.污水處理廠
據(jù)世界衛(wèi)生組織估計,全球約有26億人無法獲得基本的衛(wèi)生設施,這可能是導致抗生素和ARGs直接釋放到環(huán)境中的原因之一。因此,良好的衛(wèi)生習慣可能是緩解抗生素和ARGs傳播的關鍵。WWTPs在收集和處理各類污水和保護環(huán)境健康方面發(fā)揮著重要作用,傳統(tǒng)的WWTPs不適用于去除抗生素和ARGs。盡管廢水通常經(jīng)過紫外線輻射或氯化消毒來殺死抗性細菌,但ARGs依舊存在于處理后的廢水廢物中。由于抗生素和ARGs的滲透作用可能污染地下水和地表水,垃圾填埋存在著巨大風險,所以,完善WWTPs的功能,提高抗生素和ARGs的去除率勢在必行,而且在不造成空氣污染的前提下,可以通過焚燒降低廢物中抗生素和ARGs的濃度,焚燒產(chǎn)生的熱量也可以作為新型能源使用。
2.廢水廢物的預處理
制藥廠和醫(yī)院關于抗生素生產(chǎn)和排放情況難以統(tǒng)計,一般情況下制藥廠和醫(yī)院將廢棄物不經(jīng)過預處理直接排放到WWTPs,這無疑增加了WWTPs的處理難度。制藥廠和醫(yī)院在將廢棄物排入公共下水道系統(tǒng)之前進行一定的預處理,去除部分抗生素和ARGs以降低WWTPs的處理壓力,多級處理降低廢物廢水中抗生素和ARGs的濃度。
3.加強漁業(yè)管理
全球大部分水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)生在少有國家法規(guī)和獸醫(yī)專業(yè)人員指導下,漁業(yè)養(yǎng)殖中抗生素直接投放造成抗生素和ARGs的產(chǎn)生和傳播,以及漁產(chǎn)品中抗生素和ARGs殘留,這種水產(chǎn)養(yǎng)殖方式加劇了抗生素和ARGs的擴散。漁業(yè)養(yǎng)殖中通過降低魚類密度、防止野生魚入侵、避免過度使用飼料來避免抗生素和ARGs的傳播。魚飼料也是抗生素和ARGs的直接來源,避免水產(chǎn)養(yǎng)殖工人直接接觸養(yǎng)殖水體和魚飼料,對降低攜帶和傳播抗生素和ARGs極為有效。
4.政策協(xié)助
目前,經(jīng)濟激勵措施是最強和最有效的方式。短期內(nèi)的資金扶持是緩解抗生素和ARGs污染的重要手段,當?shù)卣梢酝ㄟ^監(jiān)管,在不同層面提供經(jīng)濟激勵措施,但對違規(guī)行為嚴格懲罰。長期上則通過環(huán)境責任制和公共健康教育宣傳協(xié)助實行,增加媒體和學者的宣傳頻次,提高民眾整體素質(zhì)。
三、結(jié)語
我們在畜牧養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)院和污水處理廠、水產(chǎn)養(yǎng)殖中確定了幾種管理方案,可以幫助減輕環(huán)境中抗生素和ARGs的風險。其中許多是經(jīng)濟可行的實用策略,可以協(xié)同實施。同時,宣傳、教育、監(jiān)測對于通過環(huán)境路徑限制抗生素和ARGs傳播也至關重要。
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