兽药对生态环境的污染与影响
随着畜牧业生产向现代化、集约化和规模化方向的发展,兽药(包括兽药添加剂)在降低动物发病率与死亡率、提高饲料利用率、促进动物生长和改善产品品质等方面起着显著的作用,已成为现代畜牧业不可缺少的因素。然而,作为饲料添加剂或抗生素喂食动物的兽药,经动物代谢后大部分以原药或代谢物的形式经动物的粪便和尿液排出体外,对土壤、水体等生态环境产生不良影响,并通过食物链对生态环境产生毒害作用,影响环境中动植物和微生物的生命活动,最终影响人类的健康,其后果不容忽视。
(一)兽药对生态环境的污染
近20年来,由于兽药在畜牧和水产养殖业中的大量使用,环境中兽药的种类和含量也呈现出不断增加的趋势。以丹麦为例,年,在自然环境样本中检测到25种药物,年,这个数字上升到68种。由于新兽药的不断推出,这个数目仍然有增加的趋势。20世纪90年代末,欧洲的一些国家开始比较系统地调查、研究环境中兽药的残留和污染问题。在德国,Steger等分别于年和年发现地表水中有每升微克级水平的大环内酯类、磺胺类、喹诺酮类、氯霉素、泰乐星、甲氧苄氨嘧啶等抗菌药物。Lindsey等在美国某地表水中也发现了四环素类抗生素。Campagnolo等在大型猪和家禽养殖场储便池中检测到多种畜用抗生素,并在其附近的地表水及地下水中检测到同类抗生素。Giorgia等发现,四环素和氟甲喹在养殖场底泥中的最高浓度分别达到.3μg/kg和.8μg/kg(干物质)。Hirsch等在农业区地下水中检测到磺胺甲基异唑和磺胺嘧啶。Frank等从采集的份地下水样中检测到39份有磺胺甲基异唑、罗红霉素和红霉素降解产物等药物成分。在奥地利、英国、意大利、西班牙、瑞士、荷兰和日本等国的水体中相继检测到80多种抗菌药物,如一些大环内酯类药物、磺胺药物和四环素类药物等。
在我国,存在滥用和超标使用兽药尤其是抗菌药物的现象。动物的排泄物未经无害化处理排放于自然界中,有的兽药持续性蓄积,严重污染环境。另外,低剂量的抗菌药长期排入环境中会造成敏感菌耐药性的增加。因此,开展兽药残留及其对生态环境影响的研究,对于认识兽药残留的规律及作用机制,降低或减少其对环境的负效应具有重要的现实意义。
(二)兽药残留对生态环境的影响
1.对水环境的影响研究表明,大多数兽药不能被动物体充分吸收利用,而是随着排泄物进入污水或直接排入环境,并且现有的水处理技术对污水中含有的大部分抗生素类药物没有明显的去除效果,导致水环境中药物残留量超标。水体中的浮游生物数量大、种类多,而且对各种化学药品污染比较敏感,因此,对浮游生物生态毒理学的研究较多。鱼类在水生生态系统中处于较高的营养级,并与人类生活密切相关,而且鱼类对水质的变化很敏感。因此,用鱼作为生物材料研究污染物对水生生态系统影响的研究较多。研究表明,伊维菌素对大型蚤的毒性大于鱼类,伊维菌素对太阳鱼和虹鳟48h的半数致死浓度分别为4.80μg/L和3.00μg/L。研究表明,土霉素能引起斑马鱼和鲫较大的DNA损伤,喹乙醇有明显的致染色体断裂的作用,具有潜在的遗传毒性。
2.对土壤环境的影响随着兽药在养殖业中的大量使用,排放到环境中的兽药对土壤污染的问题日益严重。绝大多数兽药以原药或代谢产物的形式经动物的粪尿排出,通过一定的途径进入农田,使作物的生存环境发生变化,对植物的生长发育造成不同的影响。有研究表明,施用动物粪肥和污泥后,作物产量降低,这除了与氮肥和重金属的过度施用有关外,在某种情况下也与粪肥和污泥中的兽药残留有关。植物不同组织对污染物毒性作用的反应不同,根系和叶是植物体内污染物的主要蓄积场所,它们对污染物的反应较明显。对农作物而言,兽药残留对植物的危害有两种情况:一是农作物减产或品质降低;二是植物可食部分有毒物质积累量已超过允许限量,但农作物产量却没有明显下降或不受影响。药物对植物生长发育的影响取决于药物的类型、剂量、药物与土壤吸附能力及其在土壤中的稳定性,同时,药物对作物的影响还随药物和植物的品种不同而不同。土霉素和氯四环素(金霉素)对杂色豆的生长有明显的抑制作用,具体表现为植株的生节、鲜重下降,并影响植物对钙、钾和镁等离子的吸收。土霉素和氯四环素能促进萝卜、小麦的生长,但对玉米的生长没有影响。
Dijek等研究发现,21种饲料添加的抗菌药物只对土壤和水中的36种典型微生物的7种敏感,其他29种微生物对这些畜禽常用抗菌药都有天然的耐药性。有机砷制剂曾被广泛用作饲料添加剂使用,其随动物粪便进入土壤环境后,可经过氧化还原作用转化成其他价态的砷,从而对土壤生物产生很强的毒害效应。采用直接吸收法(密闭法)测定阿维菌素、安普霉素和磺胺二甲基嘧啶对不同类型土壤中微生物呼吸活动的影响,结果发现,从暴露的中期开始,在有机质含量丰富的砂壤中,3种药物在暴露的前期和中期对土壤微生物呼吸有抑制作用,并随含量的增加而增大。高含量的阿维菌素、安普霉素、磺胺二甲基嘧啶组染毒后51h之内,土壤中CO2的平均释放量比对照组分别减少了43.0%、62.0%和46.0%,说明3种药物对有机质较少的砂壤土中微生物的呼吸表现出明显的抑制作用。兽药残留对土壤中微生物种群的数量和真菌的生长也有一定影响。由于兽药的残留影响了土壤微生物的正常生命活动以及土壤酶的活性,进而也给土壤植物的生长发育造成影响。
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