涂 棋，徐 艷*，李二虎，師榮光*，鄭向群，耿以工

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.天津市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，天津 300193）

抗生素作為可抑制微生物生長(zhǎng)、繁殖乃至殺死微生物的自然產(chǎn)生、部分合成或全合成的一類化合物，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于動(dòng)物感染性疾病的預(yù)防和治療以及促進(jìn)畜牧業(yè)的增長(zhǎng)[1]。我國(guó)作為世界上最大的抗生素生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，抗生素年用量約為1.62×108kg，其中52%用于牲畜[2]。在美國(guó)，每年銷售的1.35×107kg抗生素約80%用于動(dòng)物生產(chǎn)[3]。然而應(yīng)用于畜禽的抗生素?zé)o法被畜禽完全吸收，多達(dá)30%～90%的殘留化合物通過畜禽糞便或尿液排出[4]。大量抗生素殘留引起的細(xì)菌耐藥問題堪憂。有研究者發(fā)現(xiàn)，土霉素（OTC）和金霉素（CTC）是動(dòng)物糞便中回收頻率最高的兩種抗生素，雞糞和豬糞中OTC濃度最高，分別達(dá)到 417 mg?kg-1[5]和 764 mg?kg-1[6]。Zhao等[7]檢測(cè)到雞糞中諾氟沙星的殘留濃度高達(dá)225 mg?kg-1。因此，畜禽糞便作為養(yǎng)殖環(huán)境中抗生素的重要存儲(chǔ)庫(kù)，成為周邊環(huán)境中抗生素的主要排放源[4]。值得關(guān)注的是，釋放到環(huán)境中的抗生素對(duì)本地微生物群落造成選擇性壓力，從而誘導(dǎo)出耐藥菌，引起大范圍細(xì)菌耐藥[8]。

目前，許多專家學(xué)者已經(jīng)在養(yǎng)殖場(chǎng)及其周邊環(huán)境中檢測(cè)出了多種類且高殘留的抗生素。Zhi等[9]對(duì)天津市養(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理過程中的廢水樣品的58種獸藥抗生素進(jìn)行了分析，四環(huán)素類抗生素（TCs）在原廢水中的殘留濃度最高，尤其CTC的殘余濃度高達(dá)130.67±5.90 μg?L-1。趙晶等[10]發(fā)現(xiàn)上海市養(yǎng)殖場(chǎng)及周邊環(huán)境的不同采樣介質(zhì)中喹諾酮類抗生素（QLs）均有較高檢出率（53.3%～100%），在糞肥和土壤中QLs濃度均值高于周邊地表水和蔬菜樣，表明QLs在糞肥-土壤-蔬菜系統(tǒng)中具有一定的遷移能力。成玉婷等[11]發(fā)現(xiàn)磺胺類抗生素（SAs）在有機(jī)蔬菜基地土壤中總濃度最高值為973 μg?kg-1，且檢出率均≥94%，推測(cè)因長(zhǎng)期大量施用糞肥，致使土壤中含有大量有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)可與抗生素發(fā)生吸附作用使其在土壤中累積[12]。這些研究結(jié)果表明，糞肥的抗生素多種類不同程度被檢出并向周邊環(huán)境中遷移。

歐洲已在2005年完全停止使用抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑[13]。中國(guó)政府也意識(shí)到抗生素濫用、過度使用及耐藥性等問題的嚴(yán)重性，已經(jīng)頒布了一些相關(guān)的政策法規(guī)[14]。然而土壤中抗生素的殘留濃度仍處于較高水平，亟需評(píng)估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。常用的污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法主要有3種：風(fēng)險(xiǎn)商值法（Risk quotient，RQ）、物種敏感性分布法（Species sensitivity distribu?tion，SSD）和概率生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)法（Probabilistic ecological risk assessment，PERA）[15]。其中RQ法對(duì)毒理數(shù)據(jù)的要求較少，操作難易程度低[16]，已被廣泛用于評(píng)估環(huán)境中抗生素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的大小[17-19]，且RQ值可以分為 3 個(gè)污染等級(jí)[20]：0.01≤RQ＜0.1，為低風(fēng)險(xiǎn)；0.1≤RQ＜1，為中等風(fēng)險(xiǎn)；RQ≥1，為高風(fēng)險(xiǎn)，易于說明污染風(fēng)險(xiǎn)程度。

本研究選取天津市5個(gè)不同規(guī)模的養(yǎng)雞場(chǎng)，采集養(yǎng)雞場(chǎng)新鮮雞糞、周邊近土及對(duì)照遠(yuǎn)土3類樣品，用超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-MS/MS）方法檢測(cè)樣品中5大類抗生素，分析各類抗生素的污染特征及各抗生素與環(huán)境因子的相關(guān)性，從而識(shí)別關(guān)鍵影響因素，并綜合文獻(xiàn)中各抗生素急性毒性數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)本研究土壤環(huán)境中抗生素抗性選擇的無效應(yīng)濃度，借鑒RQ法對(duì)土壤環(huán)境中抗生素進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最終提出相應(yīng)的消減對(duì)策，為日后畜禽養(yǎng)殖業(yè)抗生素污染防治和糞肥合理化施用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

本試驗(yàn)的新鮮雞糞樣分別采集于天津市漢沽區(qū)（a養(yǎng)雞場(chǎng)）、津南區(qū)（b養(yǎng)雞場(chǎng)）、靜海區(qū)（c養(yǎng)雞場(chǎng)）和西青區(qū)（d、e養(yǎng)雞場(chǎng)）的5個(gè)中小型典型養(yǎng)雞場(chǎng)，其養(yǎng)殖規(guī)模依次約為0.8萬、0.8萬、5萬、1.1萬只和0.9萬只，周邊近土樣采集于各養(yǎng)雞場(chǎng)的周邊土壤（10 m附近處），對(duì)照遠(yuǎn)土樣采集于遠(yuǎn)離各養(yǎng)雞場(chǎng)50 m附近區(qū)域土壤，各樣本均取3個(gè)平行樣混合均勻作為代表樣本，分別為：雞糞樣、周邊近土樣和對(duì)照遠(yuǎn)土樣，5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)共計(jì)15個(gè)樣品。根據(jù)四分法取1 kg左右裝入帶蓋棕色瓶中，及時(shí)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，于-20℃冰箱保存?zhèn)錅y(cè)。雞糞樣本、近土樣和遠(yuǎn)土樣分別用F、S、K來表示，5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)依次用a、b、c、d和e命名，例Fa是a養(yǎng)雞場(chǎng)的雞糞樣。所采樣的5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)采樣期間均未暴發(fā)疫病。

1.2 理化性質(zhì)測(cè)定

雞糞測(cè)定pH、全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)肥料》（NY 525—2012）[21]，土壤測(cè)定pH、全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)參照《土壤農(nóng)化分析》[22]。全氮、全磷采用全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3）測(cè)定。有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法。用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定雞糞和土壤樣品中7種重金屬元素的總濃度（總Zn、Cu、As、Cr、Cd、Ni和Pb）。

1.3 抗生素測(cè)定

1.3.1 抗生素及試劑

鑒于抗生素在養(yǎng)殖場(chǎng)的廣泛應(yīng)用，本研究選取五類18種抗生素作為目標(biāo)篩選化合物。其中5種磺胺類抗生素（SAs）：磺胺嘧啶（Sulfadiazine，SD）、磺胺甲惡唑（Sulfamethoxazole，SMX）、磺胺二甲嘧啶（Sulfad?imidine，SM2）、磺 胺 氯 噠 嗪（Sulfachlorpyridazine，SCP）、甲氧芐啶（Trimethoprim，TMP）；4種四環(huán)素類抗生素（TCs）：四環(huán)素（Tetracycline，TC）、土霉素（Oxy?tetracycline，OTC）、金霉素（Chlorotetracycline，CTC）、強(qiáng)力霉素（Doxycycline，DXC）；3種喹諾酮類抗生素（QLs）：環(huán)丙沙星（Ciprofloxacin，CIP）、恩諾沙星（En?rofloxacin，ENR）、氧氟沙星（Ofloxacin，OFL）；3種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素（MAs）：紅霉素（Erythromycin，ETM）、羅紅霉素（Roxithromycin，ROX）、泰樂菌素（Tylosin，TYL）；3種β-內(nèi)酰胺類抗生素（β-lactams）：氨芐青霉素（Ampicillin，AMP）、頭孢氨芐（Cefalexin，CLX）、呋喃唑酮（Furazolidone，F(xiàn)UR）?；厥章手甘疚铮?3C6-磺胺嘧啶、甲氯環(huán)素、洛美沙星及13C3-咖啡因分別作為磺胺類、四環(huán)素類、喹諾酮類及剩余類抗生素的替代物。內(nèi)標(biāo)指示物：西瑪通。色譜純?cè)噭杭状?、乙腈；分析純?cè)噭簷幟仕?、丙酮、甲酸、NaH2PO4、Na2EDTA、NaOH、HCl等。

1.3.2 樣品前處理及測(cè)試分析

養(yǎng)雞場(chǎng)雞糞及土壤樣品預(yù)處理提取液及混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的制備采用萬位寧等實(shí)驗(yàn)方法[23]。首先添加提取液（重復(fù)3次）及4種替代物于雞糞和土壤樣品中超聲提取目標(biāo)抗生素，合并稀釋提取液，過SAX和HLB串聯(lián)組裝的萃取柱，固相萃取（SPE）純化目標(biāo)抗生素，氮?dú)獯抵两桑尤雰?nèi)標(biāo)物儲(chǔ)備液定容過濾膜，隨后使用UPLC-MS/MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)目標(biāo)抗生素進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)。儀器的色譜和質(zhì)譜工作條件參考已優(yōu)化的方法[23]。標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)R2均≥0.99，達(dá)到分析要求。在分析過程中執(zhí)行了嚴(yán)格的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，抗生素替代物的回收率為52.3%～89.2%。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

本研究采用RQ法來評(píng)估18種抗生素在土壤中的殘留對(duì)生態(tài)系統(tǒng)抗性選擇的潛在風(fēng)險(xiǎn)。本研究中土壤預(yù)計(jì)無影響濃度（PNECsoil）的計(jì)算方法參考?xì)W盟《關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則文件》[24]與相關(guān)文獻(xiàn)[18-19，25]中的內(nèi)容進(jìn)行估算。

抗生素的RQ值按下式（1）計(jì)算[25]：

式中：MEC為實(shí)測(cè)環(huán)境濃度，μg?kg-1；PNEC是指用于抗生素耐藥性選擇的預(yù)測(cè)無效應(yīng)濃度，μg?kg-1。

抗生素在土壤中毒性數(shù)據(jù)較少，且難以對(duì)PNECsoil值進(jìn)行估算，因此采用公式（2）根據(jù)水體中抗生素的PNEC值[25]計(jì)算土壤中抗生素的PNEC值[18]：

式中：PNECsoil和PNECwater分別用于預(yù)測(cè)土壤和水環(huán)境中抗生素抗性選擇的無效應(yīng)濃度，μg?kg-1、μg?L-1，其中PNECwater值（表1）通過收集急性或慢性毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合美國(guó)環(huán)保署EPA ECTOX數(shù)據(jù)庫(kù)得出[8]；Kdsoil為土壤-水的分配系數(shù)，L?kg-1。

PNECwater=EC50/AF （3）[18-19]

式中：EC50為急性毒性參考因子，半最大效應(yīng)濃度，mg?L-1；AF為評(píng)估因子，根據(jù)歐盟《關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則文件》提出的5種分類方法[24]，考慮到目標(biāo)抗生素毒性數(shù)據(jù)只有1個(gè)短期試驗(yàn)，且有研究表明急性毒性試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估AF為1000，慢性毒性試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估AF為100[26]，綜合考慮后AF取值1000。

為了最大化估計(jì)土壤中抗生素的影響，選擇現(xiàn)有研究中土壤類型相近的各抗生素土壤最低Kd值對(duì)PNECsoil進(jìn)行估計(jì)[27]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

Excel 2010處理數(shù)據(jù)，Origin 2017畫圖，采用冗余度分析（RDA）評(píng)價(jià)養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤環(huán)境中理化性質(zhì)與抗生素濃度的關(guān)系。

表1 預(yù)測(cè)土壤中目標(biāo)抗生素的無影響濃度Table 1 Predicts the unaffected concentration of target antibiotics in soil

2 結(jié)果與討論

2.1 養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中抗生素的污染特征

采集于5個(gè)典型養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中3類樣品的5大類抗生素均普遍檢出（表2），其中除SM2、ETM及FUR外，雞糞樣中剩余抗生素的檢出率均達(dá)到 100%，雞糞樣中∑SAs、∑TCs、∑QLs、∑MAs、∑β-lactams的均值分別為4.11、143.34、90.46、258.14μg?kg-1和4.06 μg?kg-1，3類樣品的檢出率依次為：雞糞樣＞周邊近土樣＞對(duì)照遠(yuǎn)土樣；包括周邊近土和對(duì)照遠(yuǎn)土的土壤樣品中5大類抗生素檢出率依次為：TCs＞QLs＞SAs＞MAs＞β-lactams，各 土 壤 樣 品 中 采樣點(diǎn)∑TCs、∑QLs、∑SAs、∑MAs、∑β-lactams的檢出濃度范圍分別為 9.92～133.95、2.48～13.72、3.15～8.51、0.03～2.33 μg?kg-1和 0.01～0.40 μg?kg-1。Wei等[8]研究了我國(guó)畜禽糞便施肥菜田土壤中17種獸藥抗生素的殘留情況發(fā)現(xiàn)：TCs（82.75 μg?kg-1）＞QLs（12.78 μg?kg-1）＞MAs（12.24 μg?kg-1）＞SAs（2.61 μg?kg-1）＞AMs（0.06 μg?kg-1），該研究中各類抗生素平均濃度高于本研究中近土樣的檢出濃度且低于雞糞樣的檢出濃度，表明糞肥施用于蔬菜農(nóng)田土壤中可直接提高抗生素殘留。

本研究中四環(huán)素類抗生素（TCs）具有最高檢出率和檢出濃度。TC、OTC、CTC、DXC均被100%檢出（表2）。除去Fb采樣點(diǎn)中遠(yuǎn)高于其他抗生素濃度的DXC的異常值，各抗生素平均濃度依次為OTC（50.07μg?kg-1）＞TC（22.00 μg?kg-1）＞DXC（15.59 μg?kg-1）＞CTC（8.92 μg?kg-1），本研究結(jié)果與羅凱等[39]TCs濃度檢出水平一致。其中TCs的組成以O(shè)TC為主，表明OTC在畜禽糞便及糞污灌溉區(qū)均具有較高的檢出濃度[17]。在采集養(yǎng)雞場(chǎng)的3類樣品（即雞糞、近土及遠(yuǎn)土對(duì)照樣）中，4種四環(huán)素類抗生素總濃度（∑TCs）均值分別為1 543.34、54.76、23.65 μg?kg-1，∑TCs呈現(xiàn)逐漸衰減的趨勢(shì)。且TCs的Kd值較高（見表1），增強(qiáng)其在土壤中吸附聚積的潛能，從而影響土壤中微生物的群落組成，促使其產(chǎn)生抗性菌，存在不可忽視的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[40]。

喹諾酮類抗生素（QLs）總檢出率及檢出濃度低于TCs。CIP、ENR、OFL在雞糞樣中均100%檢出，雞糞樣檢出總濃度范圍為18.74～337.04 μg?kg-1，雞糞樣中的QLs檢出殘留量較高，可能由于QLs作為飼料添加劑，廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，以促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)及疾病的預(yù)防。在近土及遠(yuǎn)土對(duì)照樣中，ENR和OFL全檢出，其中ENR的遞減趨勢(shì)較為明顯。整體上，3種QLs的濃度變化為：雞糞樣＞近土樣＞遠(yuǎn)土對(duì)照樣，表明QLs污染有向周邊土壤遷移的趨勢(shì)[41]。

磺胺類抗生素（SAs）的檢出率和檢出濃度低于QLs。SAs的檢出濃度水平依次為：SD＞SMX＞TMP＞SCP＞SM2。其中SD的檢出量最高，在1.35～5.1 μg?kg-1水平，占總濃度的29.67%～91.11%；其次為SMX，濃度范圍為0.07～5.07 μg?kg-1，占總濃度的2.27%～59.58%，兩者共占總濃度的33.63%～100.00%。本研究中雞糞樣、近土樣和遠(yuǎn)土對(duì)照樣中SAs的總濃度范圍分別為 3.09～4.93、3.43～8.51 μg?kg-1和 3.15～6.48μg?kg-1，3類樣品中∑SAs并未有逐漸降低的趨勢(shì)，這可能與SAs水溶性較強(qiáng)且難以降解的特性有關(guān)[42]，磺胺類抗生素的Kd值較低（表1），在土壤中的遷移能力較強(qiáng)，且作為早期最常用的抗生素種類之一，SAs在長(zhǎng)期使用的過程中不斷向附近土壤進(jìn)行遷移，導(dǎo)致周邊土壤的磺胺濃度不斷積累，接近甚至超過了糞便中的濃度；但其中養(yǎng)雞場(chǎng)c和e中∑SAs的濃度為：對(duì)照遠(yuǎn)土樣＞周邊近土樣＞雞糞樣，這可能由于c、e養(yǎng)雞場(chǎng)的對(duì)照遠(yuǎn)土樣受外部的SAs源污染。

表2 養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中5大類抗生素的總體檢出水平Table 2 Total detection levels of five major classes of antibiotics in chicken farms and surrounding soil

3種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素（MAs）檢出率及檢出濃度依次為：TYL＞ROX＞ETM。TYL作為獸醫(yī)臨床常用的抗菌藥物之一，在雞糞樣中全部檢出，采樣點(diǎn)總檢出率為80%，MAs中TYL有從雞糞樣向近土樣轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)（圖1d）；TYL在Fb采樣點(diǎn)處具有異常濃度為1 274.20μg?kg-1，推測(cè)b養(yǎng)雞場(chǎng)在采樣前期過量使用TYL，用于促生長(zhǎng)和防治感染性疾病。ROX檢出率高達(dá)100%，檢出濃度值較低，其濃度范圍為0.03～0.52μg?kg-1（表2）；ETM在雞糞樣中低于檢出限，表明ETM并未廣泛應(yīng)用于本研究的5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)中。

5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中β-內(nèi)酰胺類抗生素（β-lactams）的檢出率和檢出濃度均低于TCs、QLs、SAs及MAs 4類。3種β-lactams均有較低的檢出率和檢出濃度，依次為：AMP＞CLX＞FUR（如圖1e）。β-lac?tams主要存在于雞糞樣中，周邊土壤環(huán)境幾乎未檢出（表2），無明顯的遷移變化。其中，AMP、CLX在雞糞樣中100%檢出且檢出濃度相近，AMP在近土樣和遠(yuǎn)土樣均較低檢出率且微量檢出，CLX在土樣中未檢出，可能是由于AMP、CLX微量添加于飼料，用來畜禽疾病預(yù)防。

圖1 養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中抗生素的濃度水平和分布特征Figure 1 Concentration and distribution of antibiotics in the chicken farm and its surrounding soil

2.2 抗生素與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系

5個(gè)典型養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中3類樣品的理化性質(zhì)見表3。由表3可知，新鮮雞糞樣的pH均值為6.68，普遍偏酸性，周邊近土和對(duì)照遠(yuǎn)土樣普遍偏堿性；雞糞樣的含水率、TN、TP和TOC均值較高。整體上，3類樣品的理化因子（pH除外）濃度依次為：雞糞＞周邊近土＞對(duì)照遠(yuǎn)土。

為了評(píng)價(jià)養(yǎng)雞場(chǎng)周邊土壤中環(huán)境因子[包括理化因子：pH、含水率、TN、TP、TOC；重金屬因子：Total（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb及Zn）]對(duì)抗生素濃度的影響，本研究采用冗余分析（RDA），結(jié)果表明，18種抗生素在第Ⅰ軸和第Ⅱ軸的解釋量分別為34.8%和24.5%，RDA分析中第Ⅰ、Ⅱ軸解釋了土壤樣品中抗生素濃度數(shù)據(jù)總方差的59.3%，對(duì)抗生素濃度與環(huán)境因子關(guān)系的累積解釋量達(dá)75.3%，因此，第Ⅰ、Ⅱ軸在一定程度上反映抗生素濃度與環(huán)境因子的關(guān)系（圖2）。

RDA圖中射線的長(zhǎng)度代表對(duì)模型貢獻(xiàn)率的大小，射線越長(zhǎng)，貢獻(xiàn)率越大；射線的夾角代表其相關(guān)性，夾角的余弦值等于兩者的相關(guān)系數(shù)，環(huán)境因子射線在抗生素濃度射線上的垂直投影越長(zhǎng)，則對(duì)抗生素濃度影響越大[43]。養(yǎng)雞場(chǎng)周邊土壤樣品中18種抗生素的射線分布如圖 2所示，TCs、QLs、SAs、MAs和βlactams 5大類抗生素的相關(guān)性不大，除TCs外，其余抗生素分布較集中，但射線較短；TCs（OTC、CTC、TC和DXC）的射線較長(zhǎng)但分布較分散。環(huán)境因子TP、pH、TN射線均較長(zhǎng)，對(duì)抗生素濃度差異性的解釋分別為29.27%、15.08%和12.00%。其中，pH與SMX正相關(guān)，與CIP、TMP、TYL等負(fù)相關(guān)；TP與SCP正相關(guān)，Mo、TOC與CTC正相關(guān)，TN、Total與DXC、ENR正相關(guān)。可以得出，不同的抗生素與大多數(shù)的單一環(huán)境因子之間沒有明顯的規(guī)律，通常受所有環(huán)境因子共同累加的影響。常規(guī)環(huán)境因子與重金屬通過影響抗生素在土壤中的吸附作用，從而影響抗生素在土壤溶液中的濃度、遷移能力、生物學(xué)效應(yīng)及其降解效率[44]。

表3 養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中各采樣點(diǎn)的理化性質(zhì)Table 3 Physical and chemical properties of each sampling point in the chicken farmand its surrounding soils

圖2 5大類抗生素與環(huán)境因子的冗余分析Figure 2 Redundant analysis of five major classes of antibiotics and environmental factors

2.3 養(yǎng)雞場(chǎng)周邊土壤中抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及消減對(duì)策

2.3.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由于目標(biāo)抗生素已有的土壤毒理數(shù)據(jù)較少，采用RQ法來進(jìn)行初步評(píng)價(jià)研究[18]。本研究中β-lactams在土壤中檢出率和檢出濃度均較低（圖1e），故暫未評(píng)估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，ROX未檢索到相關(guān)的土壤分配系數(shù)（即Kd值），故不考慮其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)?？股貜募S肥到土壤的遷移是一個(gè)復(fù)雜的過程。在實(shí)際環(huán)境中，很難計(jì)算從糞便到土壤的抗生素濃度[17]。本研究將重點(diǎn)討論在養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近土（圖3S）和對(duì)照遠(yuǎn)土（圖3K）中14種抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

整體上，養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近土RQ值高于對(duì)照遠(yuǎn)土的RQ值，這可能與周邊近土可直接接觸雞糞有關(guān)，雞糞含有的抗生素可直接遷移轉(zhuǎn)化到周邊近土中去[8]。由圖3可知，周邊近土樣和對(duì)照遠(yuǎn)土樣中，以SMX、SD生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高，RQ值遠(yuǎn)大于1，均全部表現(xiàn)為高風(fēng)險(xiǎn)，兩者為養(yǎng)雞場(chǎng)土壤樣品中最嚴(yán)重的抗生素污染物，需采取減量使用等消減措施；SM2、TC、OTC、DXC、ENR、OFL、ETM及TYL的RQ值均在0.01～1范圍內(nèi)，表現(xiàn)為中低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)土壤微生物有一定程度傷害，應(yīng)給予重視；SCP、TMP、CIP以及遠(yuǎn)土樣中的CTC均小于0.01，暫時(shí)表現(xiàn)為無風(fēng)險(xiǎn)，在后期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中仍需關(guān)注。TCs、QLs和MAs的RQ值小于1，3類抗生素表現(xiàn)為有中低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境造成一定選擇壓力[8]，若考慮各抗生素的聯(lián)合作用，風(fēng)險(xiǎn)水平更需加強(qiáng)關(guān)注[45]。

表4為5個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近土的各類抗生素總含量減去對(duì)照遠(yuǎn)土的各類抗生素總含量，排除外源抗生素的影響，得出RQ差值，用以評(píng)估由于養(yǎng)雞場(chǎng)來源對(duì)周邊近土抗生素的影響。由表4可知，∑SAs在a、b養(yǎng)雞場(chǎng)中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高，在剩余養(yǎng)雞場(chǎng)中的RQ差值小于0，這可能由于c、d和e養(yǎng)雞場(chǎng)的對(duì)照遠(yuǎn)土受外部的SAs源污染?！芓Cs、∑QLs和∑MAs 3大類抗生素的RQ差值大于0.01的均有4個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)，表明3大類抗生素均有一定程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；養(yǎng)雞場(chǎng)a、b的4大類抗生素均存在較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)周邊土壤造成不同程度的污染。因此亟需開展有關(guān)畜禽糞便-土壤-作物系統(tǒng)中抗生素環(huán)境行為與調(diào)控等方面的研究[11]。

表4 養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近土與對(duì)照遠(yuǎn)土4大類抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)差值Table 4 Ecological risk difference of four major antibioticsin the near-soils and control remote soils around the chicken farm

圖3 養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近處土壤（S）及遠(yuǎn)處對(duì)照土壤（K）中主要抗生素的RQ值Figure 3 Risk quotient of predominant antibiotics in the soil（S）near the chicken farm and in the remote control soil（K）

2.3.2 污染消減對(duì)策

目前國(guó)家已出臺(tái)了相關(guān)法律法規(guī)和行動(dòng)計(jì)劃，但抗生素污染問題仍較為突出。亟需提出消減對(duì)策，其關(guān)鍵途徑之一是源頭控制抗生素的使用[14]。首先建議國(guó)家加大相關(guān)法律法規(guī)執(zhí)行力度、制定使用規(guī)范，并建立部門聯(lián)合管理機(jī)制；其次，政府需加強(qiáng)養(yǎng)殖業(yè)從業(yè)人員教育，引導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)合理地使用抗生素；第三，主管部門應(yīng)定期抽查養(yǎng)殖場(chǎng)，嚴(yán)格控制其使用抗生素的種類和劑量，建立殘留藥物的防控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；第四，大力推廣具有高效性、安全性、不易產(chǎn)生抗性的抗生素替代品。途徑二是畜禽糞便施用前的無害化處理，常用的生物處理方式有好氧堆肥和厭氧發(fā)酵[46]，此外，也可通過糞便分離減緩抗生素殘留[47]。途徑三是在糞肥利用過程中，通過調(diào)控施用量、施用頻率、施用時(shí)間等因素加速土壤中抗生素的消減[48]。最終從源頭上控制抗生素的使用，在糞肥處理和末端利用中開發(fā)和優(yōu)化去除抗生素殘留技術(shù)，消減抗生素殘留，遏制動(dòng)物源細(xì)菌耐藥，進(jìn)而降低抗生素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，保障養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)安全。

3 結(jié)論

（1）養(yǎng)雞場(chǎng)及其周邊土壤中5大類抗生素均普遍檢出，檢出率依次為：TCs＞QLs＞SAs＞MAs＞β-lactams。3類采樣點(diǎn)中檢出率及檢出濃度依次為：糞便樣＞近土樣＞遠(yuǎn)土樣，TCs和QLs的總濃度有依次衰減的趨勢(shì)，暗示有向土壤環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化的可能。

（2）關(guān)鍵環(huán)境因子TP、pH和TN對(duì)目標(biāo)抗生素濃度差異性解釋方差的貢獻(xiàn)率分別為29.27%、15.08%和12.00%，且抗生素的濃度差異、吸附能力等通常受所有環(huán)境因子共同累加的影響。

（3）養(yǎng)雞場(chǎng)周邊近土樣生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于對(duì)照遠(yuǎn)土樣，TCs、QLs和MAs均表現(xiàn)為中低風(fēng)險(xiǎn)；周邊近土與對(duì)照遠(yuǎn)土的RQ差值表明，各養(yǎng)雞場(chǎng)已經(jīng)對(duì)周邊土壤產(chǎn)生不同程度的污染。

（4）消減抗生素的對(duì)策應(yīng)從抗生素使用源頭、畜禽糞便處理過程和末端進(jìn)入土壤3個(gè)方面著手。