養(yang)殖汙水(shui)處(chu)理(li)設備糞(fen)便處(chu)理(li)抗(kang)生(sheng)素的大規(gui)模(mo)生產和(he)使(shi)用已(yi)經持續(xu)了70多年，極大(da)地(di)促進(jin)了(le)人類(lei)的(de)健康和(he)農(nong)業(ye)生產.但越來越多的(de)證據(ju)顯(xian)示（Toleman et al., 2007），隨(sui)著抗生(sheng)素的使(shi)用，微生物(wu)（包括(kuo)病原菌(jun)和(he)非(fei)病(bing)原菌(jun)）對(dui)抗生(sheng)素的抗性在逐年增加，抗(kang)生(sheng)素抗性基因(yin)通(tong)過(guo)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移。

養(yang)殖汙水(shui)處(chu)理(li)設備糞(fen)便處(chu)理(li)

養(yang)殖汙水(shui)處(chu)理(li)設備糞(fen)便處(chu)理(li)

1 引言(yan)

　　抗(kang)生(sheng)素的大規(gui)模(mo)生產和(he)使(shi)用已(yi)經持續(xu)了70多年，極大(da)地(di)促進(jin)了(le)人類(lei)的(de)健康和(he)農(nong)業(ye)生產.但越來越多的(de)證據(ju)顯(xian)示(Toleman et al., 2007)，隨(sui)著抗生(sheng)素的使(shi)用，微生物(wu)(包括(kuo)病原菌(jun)和(he)非(fei)病(bing)原菌(jun))對(dui)抗生(sheng)素的抗性在逐年增加，抗(kang)生(sheng)素抗性基因(yin)通(tong)過(guo)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移，進入各種病(bing)原菌(jun)，給人類(lei)健(jian)康和(he)環(huan)境安全(quan)構成了巨大(da)的(de)潛(qian)在(zai)危(wei)害.2011年德國爆(bao)發的(de)“毒黃瓜”事件短期(qi)內使(shi)歐(ou)洲(zhou)33人死亡、3000多人(ren)被感(gan)染，因(yin)為(wei)此次疫情的(de)O104：H4血(xue)清型腸(chang)出血性大腸(chang)桿菌(jun)攜帶(dai)有(you)氨基糖(tang)苷類(lei)、大(da)環內酯(zhi)類(lei)、磺(huang)胺類(lei)等多種抗(kang)生(sheng)素的抗性基因(yin)，導(dao)致多種抗(kang)生(sheng)素

治療無(wu)效(xiao)(蘇建強等，2013).臨(lin)床(chuang)上常(chang)見的(de)壹(yi)種致(zhi)病(bing)菌(jun)——波美不(bu)動(dong)桿菌(jun)，在(zai)30多年的時間裏(li)從壹(yi)種對(dui)大多數抗生素敏感的細菌(jun)發(fa)展到了(le)帶(dai)有(you)45種抗(kang)生(sheng)素抗性基因(yin)的(de)“超級細菌(jun)”，這(zhe)些(xie)抗性基因(yin)通(tong)過(guo)基(ji)因(yin)的(de)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移來源(yuan)於各種環(huan)境微生物(wu)(Fournier et al., 2006).歐(ou)洲(zhou)每(mei)年大約(yue)25000人(ren)死於抗生素抗性細菌(jun)，美國每(mei)年至少2000000人(ren)的(de)疾(ji)病和(he)23000人(ren)的(de)死亡是(shi)由於抗生素抗性所(suo)導(dao)致.因(yin)此(ci)，衛(wei)生組織(zhi)(WHO)已(yi)將抗(kang)生素抗性基因(yin)(ARGs)作為(wei)21世(shi)紀威(wei)脅人(ren)類(lei)健(jian)康的zui重大挑(tiao)戰之壹(yi)，並將(jiang)在(zai)範圍(wei)內(nei)對(dui)控(kong)制ARG進(jin)行(xing)戰略(lve)部(bu)署.

由於抗生素不(bu)僅(jin)能夠防(fang)治疾(ji)病，而(er)且(qie)能夠提(ti)高飼料效(xiao)率(lv)、促進(jin)畜禽(qin)生長(chang)，因(yin)此(ci)，獸(shou)用抗(kang)生素(如四環素、泰樂(le)菌(jun)素等)和(he)壹(yi)些(xie)微量金(jin)屬(shu)元素如Cu、Zn、As等作為(wei)飼料添加劑(ji)在(zai)集(ji)約(yue)化(hua)畜禽(qin)養(yang)殖場得到了(le)廣泛(fan)使(shi)用.但抗(kang)生(sheng)素和(he)微量金(jin)屬(shu)元素不(bu)能(neng)在動(dong)物(wu)體(ti)內(nei)*代(dai)謝(xie)降解(jie)、吸收(shou)，這(zhe)就(jiu)導(dao)致相(xiang)當(dang)比(bi)例(li)的抗生素和(he)大(da)部(bu)分微量金(jin)屬(shu)元素隨(sui)糞(fen)便排泄(xie)出來，例如，約(yue)30%～90%的(de)抗(kang)生(sheng)素以(yi)母(mu)體的形(xing)式和(he)大(da)部(bu)分銅(tong)(隨(sui)糞(fen)便排出體外，導(dao)致畜禽(qin)糞(fen)便中含(han)有(you)高濃(nong)度(du)的殘(can)

留(liu)抗生素和(he)重金屬(shu).這(zhe)些(xie)有(you)毒有(you)害汙染物(wu)不(bu)僅(jin)嚴重威(wei)脅畜禽(qin)產品安全(quan)，而且(qie)隨(sui)著畜禽(qin)糞(fen)汙農用(yong)進(jin)入(ru)土壤(rang)、水(shui)體(ti)環(huan)境，導(dao)致微生物(wu)的(de)抗性逐年增加，並(bing)且(qie)抗性基因(yin)通(tong)過(guo)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移，對(dui)環境和(he)人(ren)體(ti)健(jian)康構成了巨大(da)的(de)潛(qian)在(zai)危(wei)害.

　畜禽(qin)養(yang)殖糞(fen)汙不(bu)僅(jin)汙染物(wu)排放(fang)量(liang)大(da)，而(er)且(qie)常(chang)規(gui)汙染物(wu)質化(hua)學(xue)需氧(yang)量、氮(dan)磷與(yu)有(you)毒有(you)害物質殘留(liu)抗生素、重金屬(shu)並存，呈(cheng)現(xian)復合(he)汙染特征，是環(huan)境的主(zhu)要(yao)汙(wu)染源(yuan)之壹(yi)，並已(yi)成為(wei)抗生(sheng)素抗性基因(yin)重要(yao)的(de)蓄(xu)積(ji)庫(ku).根據2010年發布(bu)的《*次全(quan)國汙染源(yuan)普(pu)查(zha)公(gong)報》，我國2007年度(du)集(ji)約(yue)化(hua)畜禽(qin)養(yang)殖業(ye)糞(fen)便產生量為(wei)2.43億t，尿(niao)液產生量為(wei)1.63億t，其中主(zhu)要(yao)水(shui)汙(wu)染物(wu)排放(fang)量(liang)中(zhong)銅(tong)為(wei)2397.23 t，鋅為(wei)4756.94 t.畜禽(qin)糞(fen)便已(yi)成為(wei)英國土壤(rang)中(zhong)Cu、Zn等重金屬(shu)的重要(yao)來源(yuan)，其對(dui)土壤(rang)Cu和(he)Zn積(ji)累的年貢獻(xian)率(lv)分別達(da)到(dao)了(le)37%~40%和(he)8%~17%(Nicholson et al., 2003).由(you)於抗生素和(he)重金屬(shu)在畜禽(qin)養(yang)殖中的廣泛(fan)使(shi)用，這(zhe)不(bu)僅(jin)導(dao)致畜禽(qin)養(yang)殖場及其周邊(bian)形(xing)成了壹(yi)個重金屬(shu)和(he)抗(kang)生(sheng)素交叉汙(wu)染的(de)典(dian)型環(huan)境，而且(qie)重金屬(shu)對(dui)抗生(sheng)素抗性基因(yin)的(de)長期選擇壓(ya)力及重金屬(shu)抗性基因(yin)和(he)

抗(kang)生(sheng)素抗性基因(yin)的(de)交叉分布(bu)特征更是(shi)加劇了(le)這(zhe)種汙(wu)染.例(li)如，已(yi)有(you)研(yan)究(jiu)表明，抗(kang)生(sheng)素抗性基因(yin)的(de)豐(feng)度(du)與抗(kang)生素和(he)砷(shen)、銅等重金屬(shu)濃度(du)顯(xian)著相(xiang)關(guan)，這(zhe)表明砷(shen)、銅等重金屬(shu)和(he)抗(kang)生(sheng)素的復合汙染可以(yi)增加環(huan)境中抗(kang)性基因(yin)的(de)豐(feng)度(du).相(xiang)較於抗生素抗性基因(yin)，目(mu)前(qian)有(you)關重金屬(shu)抗性基因(yin)在(zai)各種環(huan)境中的(de)傳(chuan)播、分布(bu)特征及轉歸機(ji)制的(de)研(yan)究(jiu)非(fei)常(chang)少(shao)，更遑(huang)論有(you)關重金屬(shu)抗性基因(yin)控(kong)制的(de)研(yan)究(jiu).

　　自2006年Pruden等將(jiang)抗(kang)生素抗性基因(yin)作為(wei)壹(yi)種新(xin)型環(huan)境汙染物(wu)提(ti)出之後(hou)，有(you)關其在各(ge)種環(huan)境中的(de)傳(chuan)播、分布(bu)特征及轉歸機(ji)制等研(yan)究(jiu)已(yi)引起(qi)廣(guang)泛(fan)關註.生物處(chu)理(li)(如厭(yan)氧(yang)發酵(jiao)和(he)好(hao)氧(yang)堆肥(fei))和(he)土地(di)利用是畜禽(qin)糞(fen)便廣泛(fan)應(ying)用(yong)的處(chu)理(li)與(yu)處(chu)置(zhi)方(fang)式.因(yin)此(ci)，在控(kong)制、治(zhi)理(li)和(he)資(zi)源(yuan)化(hua)利用畜禽(qin)養(yang)殖糞(fen)便中常(chang)規(gui)C、N、P汙染物(wu)的基礎上，如何(he)有(you)效(xiao)控(kong)制和(he)削(xue)減(jian)抗(kang)生(sheng)素與

重金屬(shu)的復(fu)合(he)汙(wu)染及其抗性基因(yin)的(de)水(shui)平(ping)傳(chuan)遞，降低畜禽(qin)養(yang)殖糞(fen)便土地(di)利用的生(sheng)態(tai)風(feng)險將(jiang)是(shi)本(ben)領域的技術難(nan)題和(he)前(qian)瞻性課題.所(suo)以(yi)，本(ben)文(wen)的(de)目的就是通(tong)過(guo)文(wen)獻調(tiao)研(yan)，綜述(shu)國內外抗生(sheng)素抗性基因(yin)和(he)重金屬(shu)抗性基因(yin)在(zai)畜禽(qin)糞(fen)便生物(wu)處(chu)理(li)及土地(di)利用全(quan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)傳(chuan)播、分布(bu)與控(kong)制的(de)研(yan)究(jiu)進展，並對(dui)今後(hou)的研(yan)究(jiu)重點(dian)和(he)方(fang)向(xiang)提(ti)出建議(yi)和(he)展望(wang)，以(yi)期(qi)為(wei)我國畜禽(qin)養(yang)殖糞(fen)便的風(feng)險控(kong)制和(he)資(zi)源(yuan)化(hua)利用提(ti)供借鑒.

　　2 畜禽(qin)糞(fen)便中抗(kang)生(sheng)素和(he)重金屬(shu)抗性基因(yin)的(de)賦存特征

　　畜禽(qin)糞(fen)便中殘(can)留(liu)的抗生素和(he)重金屬(shu)特征決定了(le)環境中抗(kang)生(sheng)素和(he)重金屬(shu)抗性菌(jun)及其抗性基因(yin)的(de)特征.不(bu)同(tong)國家和(he)地(di)區(qu)畜禽(qin)糞(fen)便中殘(can)留(liu)的抗生素和(he)重金屬(shu)差(cha)別很(hen)大(da)(表 1).多項(xiang)研(yan)究(jiu)表明(Hölzel et al., 2010;Bibbal et al., 2007;Heuer and

Smalla， 2007)，抗(kang)生(sheng)素和(he)重金屬(shu)的使(shi)用量同(tong)抗性基因(yin)的(de)豐(feng)度(du)顯(xian)著相(xiang)關(guan).在受到畜禽(qin)糞(fen)便汙染的(de)水(shui)體(ti)中(zhong)，抗(kang)性基因(yin)的(de)豐(feng)度(du)相(xiang)對(dui)於未(wei)受汙染的(de)區(qu)域增加了(le)2～3 logs.如Peak等(2007)考察(cha)了(le)3種四環素使(shi)用水(shui)平(ping)的(de)養(yang)牛場中6種四環素抗性基因(yin)豐(feng)度(du)，結果(guo)發(fa)現(xian)，四環素用量zui大、用量(liang)較低和(he)未(wei)使(shi)用的養(yang)牛場