抗生素生物降解.ppt
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1、抗生素抗生素生物降解生物降解2023/5/241 抗生素是由微生物产生的在低浓度下能抑抗生素是由微生物产生的在低浓度下能抑制或灭杀其他微生物的一类化学物质。目前被广制或灭杀其他微生物的一类化学物质。目前被广泛使用的抗生素,按照化学结构可分为泛使用的抗生素,按照化学结构可分为 内酰胺类、内酰胺类、喹诺酮类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、喹诺酮类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、磺胺类等。磺胺类等。抗生素概述抗生素概述2023/5/242抗生素的应用和危害 长长期期以以来来,抗抗生生素素被被大大量量地地用用于于人人和和动动物物的的疾疾病病治治疗疗,并并以以亚亚治治疗疗剂剂量量添添加加于于动动
2、物物饲饲料料中中,以以预预防防动动物物疾疾病病和和促促进进其其生生长长。但但绝绝大大部部分分抗抗生生素素不不能能完完全全被被机机体体吸吸收收,约约有有90%90%的的抗抗生生素素以以原原形形或或者者代代谢谢物物形形式式经经由由病病人人和和畜畜禽禽的的粪粪,尿尿排排入入环环境境,经经不不同同途途径径 对对土土壤壤和和水水体体造造成成污污染染。目目前前,抗抗生生素素污污染染问问题题已已经经被被许许多多发发达达国国家家(如如欧欧盟盟和和美美国国)列列为为重重要要的的环环境境问问题题,相关的基础研究正在迅速得到开展。相关的基础研究正在迅速得到开展。2023/5/243抗生素的来源及暴露途径 由于抗生素
3、主要用于医疗和畜牧由于抗生素主要用于医疗和畜牧,所以环境所以环境中的抗生素主要来源医用药物和农用药物两个途中的抗生素主要来源医用药物和农用药物两个途 径径。2023/5/244医用抗生素主要来源经经由由病病人人粪粪便便和和尿尿液液排排出出的的处处方方抗抗生生素素 ;医院丢弃的过期抗生素医院丢弃的过期抗生素 ;残留在药瓶和器械上的抗生素残留在药瓶和器械上的抗生素 ;医药企业在生产过程流失的抗生素等。医药企业在生产过程流失的抗生素等。2023/5/245 医用抗生素污染过程医用抗生素污染过程 经经排排泄泄物物排排出出的的抗抗生生素素、治治疗疗中中残残留留的的抗抗生生素素以以及及制制药药企企业业流流
4、失失的的抗抗生生素素都都会会经经过过城城市市和和医医院院的的下下水水道道进进入入到到城城市市污污水水处处理理厂厂,由由于于现现有有的的污污水水处处理理技技术术很很难难将将抗抗生生素素彻彻底底清清除除,一一部部分分抗抗生生素素会会随随着着处处理理后后的的废废水水进进入入土土壤壤和和水水中中,而而医医院院丢丢弃弃的的过过期期抗抗生生素素会会进进人人垃垃圾圾填填埋埋场场,如如果果处处理不当理不当,会渗入会渗入 土壤或地下水中。土壤或地下水中。2023/5/246农用药物来源途径动动物物养养殖殖中中兽兽药药长长期期亚亚剂剂量量使使用用后后,经经粪粪便便和和尿尿液排出的抗生素液排出的抗生素 ;水产养殖中
5、兽药的直接施用;水产养殖中兽药的直接施用;兽药生产过程损失和废弃的兽药。兽药生产过程损失和废弃的兽药。2023/5/247 农用抗生素污染过程 动动物物粪粪便便和和尿尿液液排排出出的的抗抗生生素素随随粪粪便便被被施施入入农农田田,其其 中中一一部部分分直直接接渗渗入入地地下下水水中中,另另一一部部分分进进入入土土壤壤,经经雨雨水水淋淋洗洗进进入入河河流流或或湖湖泊泊 ;水水产产养养殖殖中中的的抗抗 生生素素施施用用后后一一部部分分直直接接进进入入 水水体体,另另一一部部分分被被水水底底淤淤泥泥中中所所吸吸附附,存存在在于于养养殖殖场场底底泥泥中中;兽兽药药生生产产 中中损损失失的的抗抗生生素素
6、会会随随着着废废水水经经由由下下水水道道进进入入城城市市污污水水处处理理厂厂,而而废废弃弃的的兽兽药药可可能能被被 当当作作垃垃圾圾填填埋埋,如如果果处处理理不不当当,最终会进入土壤甚至地下水中。最终会进入土壤甚至地下水中。2023/5/248 环境中抗生素残留的潜在风险 抗抗生生素素在在环环境境中中的的浓浓度度普普遍遍较较低低,一一般般在在 g g/L L 级级,有有的的甚甚至至低低至至n n g g L L级级,但但仍仍然然可可能能对对环环境境存存在在风风险险。如如某某些些 P P O O P P s s 物物质质,在在环环境境中中的的浓浓度度和和抗抗生生素素相相当当,但但是是它它的的雌雌
7、激激素素效效应应却却造造成成人人类类生生殖殖率率降降低低,不不孕孕症症增增加加等等。所所以以,对对于于之之前前由由于于其其预预期期环环境境浓浓度度较较低低而而一一直直认认为为安安全全可可靠靠的的物物质质要要引引起起重重视视,它它们们有有可可能能对对环环境境构构成成潜潜在在的威胁。的威胁。2023/5/249潜在风险的主要表现(1)1)诱导耐药性细菌。诱导耐药性细菌。(2)(2)对环境中微生物产生影响。对环境中微生物产生影响。(3)(3)对植物生长发育产生影响。对植物生长发育产生影响。(4)(4)食品和饮用水中抗生素对人类健康的威胁食品和饮用水中抗生素对人类健康的威胁。2023/5/2410 诱
8、导耐药性细菌 大大量量的的研研究究表表明明,抗抗生生素素的的使使用用能能诱诱导导病病原原菌菌产产生生耐耐药药性性,特特别别是是由由于于长长期期大大剂剂量量的的在在饲饲料料中中添添加加抗抗生生素素,导导致致产产生生了了一一些些能能够够抵抵抗抗强强力力抗抗生生素素的的病病原原菌菌,这这些些病病原原菌菌珠珠的的出出现现,对对人人和和动动物物的的健健康康都都极极具具威威胁胁。另另外外,抗抗生生素素能能够够导导致致耐耐药药基基因因的的产产生生,而而耐耐药药基基因因又又可可以以在在 同同的的细细菌菌间间传传递递,一一旦旦这这些些耐耐药药基基因因转转移移给给致致病病菌菌,就就更更增增加加了了对对人人类类健健
9、康康的的威胁。威胁。2023/5/2411对环境中微生物的影响 抗抗生生素素的的作作用用就就是是抑抑制制某某类类病病菌菌的的生生长长,在在水水体体及及土土壤壤中中不不具具耐耐药药性性的的菌菌株株被被抗抗生生素素杀杀死死 ,而而具具耐耐药药性性的的优优势势菌菌得得以以大大量量繁繁殖殖,因因此此长长期期低低浓浓度度抗抗生生素素的的存存在在对对微微生生物物群群落落有有一一定定的的影影响响,并并且且该该影影响响可可通通过过食食物物链链对对高高级级生生物物发发生生作作用用 ,从而破坏了生态系统的平衡。从而破坏了生态系统的平衡。2023/5/2412 对植物生长发育的影响 抗抗生生素素随随动动物物的的粪粪
10、尿尿和和城城市市污污水水施施人人农农田田,对对农农田田植植物物的的生生长长发发育育产产生生影影响响。如如0 0.009 009-0 0.012mg012mgL L四四环环素素的的动动物物粪粪便便对对猩猩猩猩木木的的液液体体培培养养物物产产生生毒毒害害;300300-900mg900mgL L的的磺磺胺胺地地索索辛辛能能明明显显抑抑制制车车前前草草、玉玉米米等等作作物物的的生生长长,并并在在植植物物的的根根部部和和叶叶中中富富集集,根根部部的的浓浓度度较较高高;土土霉霉素素和和氯氯四四环环素素减减少少了了杂杂色色豆豆植植株株的的生生节节、鲜鲜重重,并并影影响响其其对对钙钙 、钾钾和和镁镁的的吸吸
11、收收。而而抗抗生生素素 对对植植物物生生长长发发育育的的影影响响与与其其化化学学性性质质、使使用用剂剂量量、土土壤壤吸吸附附能能力力及及植植物物的的品品种种有有关。关。2023/5/2413对人类健康的威胁 抗抗生生素素长长期期作作为为添添加加剂剂大大量量用用于于畜畜牧牧生生产产,导导致致抗抗生生素素在在动动物物食食品品肉肉、蛋蛋、奶奶中中残残留留,人人食食用用后后,抗抗生生素素就就会会沿沿食食物物链链传传递递到到人人,一一方方面面会会引引起起人人群群的的过过敏敏反反应应,严严重重 时时会会造造成成食食物物 中中毒毒;另另一一方方面面,部部 分分药药物物还还具具有有致致癌癌、致致畸畸、致致突突
12、变变或或激激素素类类作作用用,严严重重干干扰扰人人类类各各项项生生理理功功能能,威威胁胁人人类类健康。健康。2023/5/2414 抗抗生生素素一一旦旦进进入入环环境境就就会会扩扩散散到到壤壤、水水和和空空气气中中,一一般般会会经经过过吸吸附附、水水解解、光光解解和和微微生生物物降降解解一一系系列列生生物物转转化化过过程程 ,这这些些过过程程直直接接影影响响抗抗生生素素对对环环境境的的生生态毒性。态毒性。抗生素在环境中的归趋抗生素在环境中的归趋2023/5/2415吸附 吸吸附附反反映映了了抗抗生生素素与与水水体体有有机机质质或或土土壤壤沉沉积积物物的的相相互互作作用用,并并可可预预测测抗抗生
13、生素素对对环环境境的的影影 响响程程度度。一一般般来来说说,吸吸附附能能力力强强的的抗抗生生素素,在在环环境境中中较较稳稳定定,容容易易积积蓄蓄;部部分分抗抗生生素素不不与与固固相相物物质质结结合合 ,吸吸附附能能力力较较弱弱,在在淋淋洗洗作作用用下下很很容容易易被被淋淋洗洗到到附附近近的的河河流流中中,到到达达水水环环境境,进进而而对对地地下下水水构构成成威威胁胁。抗抗生生素素的的吸吸附附能能力力因因其其化化学学结结构构 、理理化化性性质质、土土壤壤类类型型和和环环境境条条件件的的不不同而不同。同而不同。2023/5/2416降解 抗抗生生素素在在环环境境 中中可可能能发发生生水水解解、光光
14、降降解解和和微微生生物物降降解解等等一一系系列列降降解解反反应应,但但视视环环境境条条件件的的不不同同,抗抗生生素素会会发发生生一一种种或或多多种种降降解解反反应应。一一般般来来说说 ,降降解解过过程程会会降降低低抗抗生生素素 的的药药效效,但但有有些些抗抗生生素素的的降降解解产产物物可可能能比比抗抗生生素素本本身身的的毒毒性性还还强。强。2023/5/2417 水水解解是是水水体体中中抗抗 生生素素降降解解的的一一种种重重要要方方式式,六六大大类类主主要要抗抗生生素素中中内内酰酰胺胺类类、大大环环内内酯酯类类和和磺磺胺胺类类抗抗生生素素易易水水解解,但但是是大大环环内内酯酯类类和和磺磺胺胺类
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