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专家解读 | 长江流域新污染物抗生素的污染现状与防控建议

2024-04-19 06:46:48

来源:中国环境科学研究院 卢少勇

阅读:187

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[摘要] 伴随着流域工业化和城市化高速发展,受不合理生产生活方式等影响,长江经济带成为我国水环境问题最突出地区之一。纵深推进长江流域水生态保护修复,是确保长江经济带高质量、可持续发展的首要任务。近期多项研究发现,抗生素作为一种新污染物在长江流域不断被检出,在造成流域水污染时,还会诱导抗性菌及抗性基因产生和传播

导读

 

伴随着流域工业化和城市化高速发展,受不合理生产生活方式等影响,长江经济带成为我国水环境问题最突出地区之一。纵深推进长江流域水生态保护修复,是确保长江经济带高质量、可持续发展的首要任务。近期多项研究发现,抗生素作为一种新污染物在长江流域不断被检出,在造成流域水污染时,还会诱导抗性菌及抗性基因产生和传播,给长江流域水生态保护和环境健康管理带来严峻挑战。

背景:抗生素被广泛应用于医疗、水产、畜禽养殖等行业,随着污、废水排放等最终进入地表环境,并进一步在土壤、水体、沉积物、生物体等多介质中发生迁移转化,较低的环境赋存浓度与较大的环境风险,致使抗生素调查和治理面临较大困难。2021112日,中共中央、国务院印发《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》,要求加强新污染物治理;202254日,国务院办公厅印发《新污染物治理行动方案》,对新污染物治理工作进行全面部署;近日,科技部与生态环境部等联合印发《十四五生态环境领域科技创新专项规划》,明确新污染物治理的重大科技需求和目标。因此,针对持久性有机污染物、环境内分泌干扰物、抗生素等新污染物,实施调查监测和风险评估,动态发布重点管控新污染物清单,制定源头禁限、过程减排、末端治理的全过程环境风险管控措施,建立健全新污染物治理和管理体系,是我国新时期生态文明建设和美丽中国、健康中国建设的必然要求。

然而,针对抗生素类新污染物,环境中抗生素的来源、传输、迁移及生态和健康危害研究薄弱,导致其环境风险筛查和评估技术体系缺乏,无法实现源头精准管控和污染治理。建议针对抗生素生产和使用量较大的长江流域,全面开展抗生素生产、使用、排放状况和污染特征调查监测,开展抗生素环境风险综合评估,筛查、细化重点管控抗生素清单,制定环境基准和管控标准,加强抗生素控源治污,建立健全抗生素污染治理和防控体系,保障长江流域水生态安全和水环境质量提升,深入打好长江保护修复攻坚战。

01

 

长江流域抗生素及抗性基因污染现状

 

(一)长江流域抗生素污染普遍

我国抗生素生产量和使用量高居世界首位,年产量约24.8万吨,年排放量超过5万吨。全国抗生素流域排放量调查显示,长江流域抗生素排放量居全国前三位,年排放量约60.0千克/平方千米,地表水环境抗生素污染不容乐观。中国环境科学研究院在国家科技基础性工作专项重点项目支持下,开展了长江流域重点湖泊抗生素污染特征调查(图1),发现洞庭湖、鄱阳湖等多个湖泊均有不同程度的抗生素检出,其中我国第一大淡水湖-鄱阳湖水体抗生素污染水平最高。

图片1.png 

长江流域重点湖泊(洞庭湖、鄱阳湖等)水体抗生素污染

(二)长江流域抗生素抗性基因传播风险高

虽然抗生素在环境中可发生降解和转化,但流域抗生素持续输入会导致抗生素在地表水、沉积物、水生生物等多介质中长期存在。环境中抗生素的选择压力加速了抗生素抗性细菌和抗性基因产生,可通过食物链复制和循环传播,威胁水生态安全和人类健康。

图片2.png 

长江下游(江苏段)抗生素和抗性基因的环境风险及其相关性

    调查显示,长江流域水环境抗性基因污染重,下游江段更突出,其中磺胺类与四环素类等抗性基因在表层水中绝对丰度为2.7×100~ 3.30×108拷贝数/毫升,在沉积物中为2.49×102~4.98×108拷贝数/克,与全球地表水环境比,均处于中等偏上水平,传播风险较高。

02

 

长江流域抗生素污染防控存在的问题

 

(一)抗生素传输过程不明确,源头管控缺乏有效措施

长江流域是我国抗生素污染源区,然而上、中、下游抗生素生产、使用及排放的空间差异较大。现有研究多集中于长江中下游,如鄱阳湖、太湖、巢湖、淮河及洞庭湖等流域,而对上游滇池、金沙江等流域抗生素污染的认知严重不足,导致对长江流域抗生素污染特征和径流传输过程缺乏全面掌握。

此外,抗生素主要来自人类生产生活,源头管控是实现长江流域水环境抗生素风险削减的根本措施。洞庭湖流域抗生素来源解析结果显示,畜禽养殖场贡献了79.95%,水产养殖厂和家畜养殖贡献了19.79%,其余来自污水处理厂,养殖业抗生素污染亟待有效控制。然而,目前我国抗生素污染管控主要依据《遏制细菌耐药国家行动计划(2016—2020年)》和《允许作饲料药物添加剂的兽药品种及使用规定》等法律法规文件,缺乏基于实际环境调查评估的源头管控方案。通过流域尺度抗生素污染水平调查分析,污水处理厂出水、生活污水、农业径流等抗生素污染源的管控严重不足,加上抗生素分析监测耗时长、费用高等问题,导致抗生素监控措施落地难,成为长江流域抗生素污染负荷高的根本原因之一。

图片3.png 

洞庭湖流域丰水期与枯水期抗生素浓度分布以及流域内畜禽养殖与农业分布

(二)抗生素抗性基因生态效应突出,环境风险评估技术缺乏

与传统化学污染物不同,抗性基因具可复制或传播的生物特性、不易消亡或环境持久的物化特性,因此,抗生素诱导的抗性基因污染问题引发全球关注。洪湖水体抗生素和抗性基因相关关系研究表明,环境因素及微生物群落解释了湖区89%的抗性基因分布,抗生素低剂量长期暴露通过诱导抗性基因产生显著影响微生物群落结构。然而,对于抗生素抗性基因污染生态风险研究仍处于起步阶段,现存长江水生生物资源量和生物多样性显著降低等问题,是否与抗生素抗性基因产生的生态环境风险有内在联系尚需研究,亟需建立抗生素抗性基因风险评估技术,评估抗生素及抗性基因污染生态效应。

图片4.png 

环境因素、微生物群落特征及其相互作用对抗性基因组成的影响

(三)污染控制目标缺失,流域防控体系不健全

抗生素作为新污染物,无论是《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),还是《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的管控指标,均缺乏抗生素环境基准或标准,环境污染控制目标缺失。针对长江流域,抗生素污染防控仅限于关停重污染企业或禁止部分抗生素使用等强制措施,对抗生素全过程跟踪及评价明显不足。2020年农业农村部淘汰100多种高风险兽用抗菌药,迈出禁抗行动第一步,但在医疗、养殖等各行业禁抗,寻找替代品尚不现实,在未来相当长的时段内难实现全面禁抗

03

 

对策和建议

(一)开展常态化抗生素环境调查与监测

选择重点区域开展抗生素定期调查和监测,建立长江流域抗生素多介质赋存特征基础数据库,纳入国家和地方生态环境部门统计范围;地方监测单位定期对管控流域的抗生素开展观测与通量评估,清查各地区污染严重区域;同步开展流域抗生素生产、使用和排放全过程调查,形成抗生素产--汇路径分布图;以重污染区为典型,研究建立各区抗生素排放模型,污染数据纳入生态环保大数据网。

(二)构建抗生素及抗性基因生态风险评价技术体系

基于抗生素环境污染特征基础数据库,建立特定环境敏感生物指标监测技术,融合野外观测、室内模拟、大数据筛选等多源技术手段,针对长江流域不同功能水体,制定长江流域抗生素环境基准与标准,完善抗生素生态风险评价体系;引入抗生素耐药性风险评价指标,结合环境抗生素和抗性基因网络关系构建,评价抗性基因生态风险,形成融合抗性基因的抗生素环境风险评估技术体系,细化抗生素重点管控污染物清单。

(三)统筹建立流域抗生素风险防范和治理体系

针对特定流域范围,摸排重点企业、畜禽养殖及农业设施情况,建立抗生素污染源排放清单,依托水生态功能分区实行网格化、差异化、精细化管理;加快绿色、健康生态养殖技术开发,推广低碳、环保、零污染畜禽和水产养殖模式,并开展试点;针对重点管控抗生素污染物,加快研发去除技术,构建微生物-填料-植物人工湿地等运行费用低的生态工艺体系,提高去除率;对于抗生素药品末端处理,完善过期药品回收处理的管控,如回收过期药品;相关部门要加强对抗生素科学使用的宣传和普及,加强对公众的教育和引导;统筹协调流域主体责任,由地方政府引导,明确部门责任,健全源头监管制度,加快重点地区治理设施升级改造,约束源头排放,全面降低受纳水体安全隐患,完善污染防控体系。

 

 

 

 

 

 

驻点工作组简介-云南昭通

 

 

 

 

牵头单位及负责人

中国环境科学研究院  卢少勇  研究员

 

 

参与单位

云南省生态环境工程评估中心,昆明理工大学,云南省农业科学院农业环境资源研究所,昭通学院

 

 

研究目标

以昭通市生态数据获取、水环境质量改善为宗旨,聚焦区域水污染治理与水生态修复等科技需求,创新科研体制与机制,打造集中协同攻关的科技服务新模式;通过对污染源、生态环境现状的广泛调研,解析昭通市主要水生态环境问题,提出突出水生态环境问题解决计划;评估、集成和示范关键可行技术,编制先进技术清单,推进技术成果的转化与应用,有效支撑昭通市污染防治攻坚战的科学施策和精准施策。

 

 

作者卢少勇 王永强 赵中华 刘晓晖 张祖麟 姜霞 曲洁婷 弥启欣 张森霖 毕斌 国晓春

 

文章来源:国家长江保护修复联合研究中心


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