四環(huán)素類抗生素在土壤環(huán)境中的殘留及環(huán)境行為研究進(jìn)展

肖磊，王海芳

(1.中北大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，山西 太原 030051；2.中北大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，山西 太原 030051)

四環(huán)素類抗生素是由放線菌產(chǎn)生的一類廣譜抗生素，主要包括天然類(四環(huán)素、金霉素、土霉素)及半合成衍生物(美他環(huán)素、強(qiáng)力霉素、米諾霉素)[1]。其作為最常見(jiàn)的新型環(huán)境有機(jī)污染物而備受關(guān)注，其在土壤環(huán)境中的殘留及環(huán)境行為(吸附-解吸、降解、遷移)受到各行業(yè)人士廣泛的關(guān)注與研究。本文從四環(huán)素類抗生素的結(jié)構(gòu)入手，在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，論述了四環(huán)素類抗生素在土壤中的殘留并總結(jié)了其在土壤環(huán)境中的吸附-解吸、降解、遷移等行為，可為今后四環(huán)素類抗生素在土壤中的環(huán)境行為研究提供依據(jù)，以期為合理使用抗生素起到一定的指導(dǎo)作用。

1 四環(huán)素類抗生素簡(jiǎn)介

四環(huán)素類抗生素(TCs)是具有氫化駢四苯環(huán)結(jié)構(gòu)的廣譜抗生素，于上世紀(jì)中期發(fā)現(xiàn)，因其價(jià)格低廉、抑菌效果顯著在各發(fā)展中國(guó)家很受歡迎。我國(guó)每年大約生產(chǎn)21萬(wàn)t抗生素，其中大部分被用于畜牧養(yǎng)殖方面，其中四環(huán)素類抗生素是生產(chǎn)和使用比例均較大的一類[2]。盡管這類抗生素的母核相同，但每一種都具有不同的取代基以及酸度系數(shù)。常用四環(huán)素類抗生素的具體結(jié)構(gòu)式與分子式見(jiàn)表1、圖1。

圖1 TCs的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 The basic structure of TCs

2 四環(huán)素類抗生素的殘留狀況

隨著抗生素不斷進(jìn)入土壤環(huán)境中，抗生素在土壤中不斷累積。雖然有些抗生素的半衰期很短、降解速率快使其在土壤環(huán)境中的殘留時(shí)間較短，然而有抗生素不斷的被輸入到土壤系統(tǒng)，而且很多抗生素尤其是四環(huán)素類抗生素吸附系數(shù)較高(Kd值為4.2×104～1.03×105mg/kg)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間滯留在土壤環(huán)境中，目前已有不少文獻(xiàn)報(bào)道在農(nóng)用地、養(yǎng)殖場(chǎng)的糞肥中檢測(cè)到了四環(huán)素類抗生素。

2.1 農(nóng)用地的殘留狀況

已有研究表明，中國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中土霉素的含量及范圍介于0～8 400 μg/kg，金霉素的含量及范圍介于0～5 520 μg/kg，四環(huán)素的檢出率及含量范圍介于0～2 450 μg/kg[5]。從這些數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中四環(huán)素類抗生素污染相對(duì)于國(guó)外較嚴(yán)重。朱秀輝等[6]采集了廣州市北郊20個(gè)蔬菜基地的30個(gè)土壤樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明，廣州市北郊蔬菜基地土壤四環(huán)素含量范圍為0～30.37 μg/kg，土霉素含量范圍為0～903.13 μg/kg，金霉素含量范圍為0～103.02 μg/kg。尹春艷等[7]在山東省典型設(shè)施菜地，采集了20個(gè)蔬菜大棚土樣，并利用超聲波提取-固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的方法進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，四環(huán)素類抗生素殘留嚴(yán)重，其中，TC、OTC、CTC的檢出率均為100%，其含量分別在2.11～139.16，6.06～332.02，1.82～391.31 μg/kg。邰義萍[8]考察了我國(guó)珠三角地區(qū)蔬菜基地的抗生素殘留情況，結(jié)果表明，不同地區(qū)蔬菜基地四環(huán)素類抗生素檢出率與殘留量相對(duì)較高，廣州市土壤中檢出率超過(guò)62%，平均含量為12.64 μg/kg，東莞市土壤中檢出率超過(guò)92%，平均含量為20.85 μg/kg，佛山市土壤中檢出率相對(duì)較低，平均含量為7.35 μg/kg。由此可見(jiàn)，殘留在我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中的四環(huán)素類抗生素能夠被普遍檢出，獸藥國(guó)際協(xié)調(diào)委員會(huì)(VICH)籌劃指導(dǎo)委員會(huì)指出，土壤中抗生素的殘留量達(dá)到100 μg/kg就會(huì)有產(chǎn)生生態(tài)毒害的風(fēng)險(xiǎn)，有部分樣點(diǎn)土壤四環(huán)素類抗生素的含量超出了這個(gè)值，具有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)引起重視。

2.2 糞肥中的殘留狀況

牧業(yè)是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，畜禽養(yǎng)殖是我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)，然而抗生素類藥物成為養(yǎng)殖場(chǎng)大量動(dòng)物的必需品。而且養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的糞便產(chǎn)出量巨大，這些糞便不經(jīng)過(guò)綜合處理直接施加到周邊的土壤中，造成土壤中抗生素的污染。王良等[9]在洱海流域不同類型的養(yǎng)殖場(chǎng)采集了11個(gè)飼料樣品、10個(gè)糞便樣品、21個(gè)土壤樣品，經(jīng)檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，飼料中四環(huán)素、土霉素、金霉素的檢出率分別為100%，100%，50%，糞樣中土霉素檢出率為100%，四環(huán)素檢出率為80%，金霉素檢出率為90%，土壤抗生素殘留較低，金霉素的檢出率為66.6%，四環(huán)素、土霉素均未檢出。夏天嬌等[10]利用高效液相色譜法分析了處于北京郊區(qū)的6個(gè)規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)中的糞便樣品，結(jié)果顯示采集的糞便樣品中均有四環(huán)類抗生素的檢出。An等[11]調(diào)查了我國(guó)東北地區(qū)最大城市沈陽(yáng)市的養(yǎng)殖場(chǎng)糞便、土壤中的抗生素污染狀況，結(jié)果表明，糞便中金霉素的最高濃度高達(dá)143.97 mg/kg。

2.3 四環(huán)素類抗生素的土壤生態(tài)毒性

如2.1節(jié)與2.2節(jié)所介紹，如此高濃度的抗生素殘留在土壤環(huán)境中必然會(huì)對(duì)土壤中微生物、動(dòng)植物產(chǎn)生不同程度的潛在的生態(tài)毒性效應(yīng)。

2.3.1 對(duì)土壤微生物的毒性 有研究表明，殘留的抗生素不僅會(huì)對(duì)微生物的生存方式、微生物群落功能產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)降低特殊菌群微生物能夠固定和降解土壤污染物的能力。土壤磷酸酶和土壤脫氫酶是表征土壤中微生物活性的重要指標(biāo)。有實(shí)驗(yàn)證明[12],當(dāng)土壤磷酸酶和土壤脫氫酶的活力在四環(huán)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1 mg/kg時(shí)就會(huì)被明顯抑制。

2.3.2 對(duì)土壤動(dòng)物的毒性 目前關(guān)于殘留于土壤中的抗生素對(duì)土壤動(dòng)物結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生影響的報(bào)道較少。但有研究表明，土壤動(dòng)物受到抗生素的影響不明顯。Baguer A J等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中添加 5 g/kg 的泰樂(lè)菌素和OTC混合液，對(duì)土壤中生物的生命活動(dòng)未產(chǎn)生明顯危害。

2.3.3 對(duì)土壤植物的毒性 有部分植物會(huì)吸收累積殘留于土壤環(huán)境中的抗生素，進(jìn)入植物體內(nèi)的抗生素會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。鮑艷宇等[14]探討了殘留在褐土中的四環(huán)素和土霉素對(duì)小麥種子發(fā)芽、根伸長(zhǎng)和芽伸長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，TCs濃度與小麥的根(芽)伸長(zhǎng)抑制率之間明顯存在一種劑量-效應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，也有研究表明[15]，TCs對(duì)小白菜根(莖)的伸長(zhǎng)也存在著相似的現(xiàn)象。

3 土壤中四環(huán)素類抗生素的環(huán)境行為

抗生素一旦進(jìn)入土壤環(huán)境中，會(huì)參與一系列的物理化學(xué)和生物反應(yīng)，并發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，其在土壤中的環(huán)境行為有3種方式，分別為吸附、降解和遷移。

3.1 吸附及其影響因素

抗生素在土壤中的吸附行為是一種重要的環(huán)境行為之一，四環(huán)素類抗生素在土壤中的吸附行為是其與土壤環(huán)境相互作用的重要體現(xiàn)，是研究抗生素在土壤中降解與遷移的重要前提。四環(huán)素類抗生素在土壤中的吸附有物理與化學(xué)吸附之分。吸附自由能(ΔG)是判別物理與化學(xué)吸附的重要指標(biāo)，當(dāng)ΔG<40 kJ/mol時(shí)，屬于物理吸附，當(dāng)ΔG>40 kJ/mol時(shí)，屬于化學(xué)吸附[16]。吸附使四環(huán)素類抗生素在土壤環(huán)境中得以存留。吸附能力的大小是其在土壤中殘留時(shí)間長(zhǎng)久的決定性因素，決定其在土壤中的去向。土壤對(duì)抗生素的吸附能力大小通常以Kd(土壤中吸附的抗生素的量與達(dá)到吸附平衡后污染物量的比值)來(lái)表示，Kd值越大，表明吸附容量越多，吸附能力越大。目前，已經(jīng)開展了很多關(guān)于TCs在土壤中的吸附行為的研究。

四環(huán)素類抗生素帶有極性的離子型有機(jī)物，加之土壤是一個(gè)極復(fù)雜的系統(tǒng)，因此TCs在土壤中的吸附機(jī)制各不相同。大量研究表明[17-19]，吸附機(jī)理主要是離子交換吸附，當(dāng)然還有分子間作用力(范德華力、色散力、誘導(dǎo)力、氫鍵)吸附，點(diǎn)位吸附以及其他作用吸附機(jī)制包括疏水分配、陽(yáng)離子鍵橋、表面配位螯合等。TCs在土壤中的吸附行為主要受到以下幾方面影響：①抗生素自身性質(zhì)；②土壤本身的性質(zhì)(土壤類型、土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)強(qiáng)弱、陽(yáng)離子類型與強(qiáng)度、粒徑大小)；③外界環(huán)境因素(溫度、濕度、水分等)。

3.1.1 抗生素自身性質(zhì)的影響 已有研究表明，四環(huán)素類抗生素在土壤中的吸附能力強(qiáng)于其他幾類(磺胺類、喹諾酮類和大環(huán)內(nèi)酯類等)，這主要取決于四環(huán)素類抗生素分子中具有比其他幾類較多的極性官能團(tuán)，諸如 —NH(CH3)2、—OH和 —CONH等，這些官能團(tuán)可以通過(guò)各種作用機(jī)制使TCs被強(qiáng)烈吸附于土壤環(huán)境中。李鑫等[20]選取土霉素與金霉素兩種典型的TCS研究其在褐土與黑土中的吸附行為，結(jié)果表明，在同一種土壤中，土霉素的吸附能力要強(qiáng)于金霉素，究其原因可能是金霉素有一個(gè)R基是 —CL與土霉素 —H不同，—H更容易被質(zhì)子化而強(qiáng)烈的吸附于土壤中。以上研究說(shuō)明，同屬于同一類抗生素在土壤中的吸附強(qiáng)度不盡相同，這主要是由它們自身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同決定的。

3.1.2 土壤性質(zhì)的影響 土壤是一個(gè)由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、微生物以及其他成分形成的統(tǒng)一體。由于風(fēng)化時(shí)間長(zhǎng)短不一樣，各地區(qū)土壤的性質(zhì)也不盡相同。即使是同一地區(qū)的土壤，各剖面土層的理化性質(zhì)也不一樣。土壤對(duì)TCs的吸附會(huì)受到各種因素的影響。

(1)土壤類型。楊軼博[21]研究發(fā)現(xiàn)，金霉素在吉林省黑鈣土、蘇打鹽堿土、草甸黑土、暗棕壤土、白漿土的吸附分為快速吸附與慢速平衡過(guò)程，快速吸附期間金霉素在5種土壤中的吸附量均達(dá)到95%以上，且吸附量大小為：草甸黑土>白漿土>暗棕壤土>蘇打鹽堿土>黑鈣土。王東升等[22]進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明，四環(huán)素與土霉素在3種土壤中的吸附平衡量大小為：壤土>黏土>砂土。且在各土壤中土霉素的吸附量>四環(huán)素的吸附量。WANG Y J[23]研究了四環(huán)素在巫山土與紅壤土中的吸附行為，結(jié)果表明，四環(huán)素的吸附強(qiáng)度大小為：巫山土>紅壤土。添加磷會(huì)降低其在土壤中的吸附。

(2)土壤pH。土壤pH是土壤酸堿度最直接的體現(xiàn)，不僅對(duì)土壤礦物表面電荷性質(zhì)有影響[24]，而且也有相關(guān)報(bào)道證明pH對(duì)抗生素的形態(tài)也有影響。大多數(shù)研究都表明，隨著pH的升高，土壤對(duì)TCS的吸附量變小。李鑫等[25]研究了土霉素在不同質(zhì)地土壤中的遷移行為，pH對(duì)土霉素吸附過(guò)程的影響是雙向的，pH<7時(shí)，pH促進(jìn)土霉素的吸附，當(dāng)pH>7時(shí)，pH抑制土霉素的吸附，在pH=7時(shí)，吸附量達(dá)到最大。劉玉芳[26]研究了土霉素(OTC)、四環(huán)素(TC)、金霉素(CTC)3種抗生素在稻田土中的遷移轉(zhuǎn)化行為，也得到了pH雙向影響吸附過(guò)程的類似結(jié)果，不過(guò)在此研究中，pH為7時(shí)TCS的吸附量最大，隨后隨著pH的增大，吸附量逐漸變小。有研究[27]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH從4增加到8的過(guò)程中，土壤對(duì)TCS的吸附量逐漸減弱。分析其原因，可能是pH越偏堿性，TCS以陰離子形式存在，會(huì)與土壤表面的負(fù)電荷產(chǎn)生排斥作用，導(dǎo)致TCS的吸附量減弱，增加了其向下遷移甚至污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)。而 KIM Y K[28]則發(fā)現(xiàn)，在酸性和高土壤有機(jī)質(zhì)條件下，粘土礦物可高度吸附土霉素，Kd值隨著pH的降低而升高或許是土霉素在土壤中的形態(tài)發(fā)生了變化。

(3)土壤有機(jī)質(zhì)與陽(yáng)離子。土壤有機(jī)質(zhì)的最重要組成部分就是腐殖質(zhì)。其具有較大的表面積，且含有多種官能團(tuán)可與多種物質(zhì)相互作用，因而可大大影響土壤對(duì)有機(jī)污染物的吸附與解吸過(guò)程[29]。趙寧波等[30]分別測(cè)定了黑土、黃土、高嶺土H/C的比例，證明黑土中腐殖質(zhì)含量較高，有利于其對(duì)黑土的吸附，同時(shí)他還利用過(guò)氧化氫去除黑土中的有機(jī)質(zhì)與原土對(duì)四環(huán)素的吸附進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果顯示，有機(jī)物去除后，黑土對(duì)四環(huán)素的吸附量降低了13.1%，說(shuō)明土壤中有機(jī)質(zhì)的存在有利于土壤吸附四環(huán)素。然而，也有研究表明[31]，腐殖質(zhì)會(huì)減弱土壤對(duì)土霉素的吸附強(qiáng)度。ALdrich商業(yè)化腐殖酸會(huì)屏蔽土霉素的部分吸附點(diǎn)位，因而減少了土壤對(duì)土霉素的吸附量。土壤中存在著各種各樣的離子，離子類型與離子強(qiáng)度也會(huì)對(duì)TCs的吸附產(chǎn)生不同程度的影響。陳薇薇等[32]研究了共存Cu2+下土霉素(OTC)在東北地區(qū)典型黑土上的吸附熱力學(xué)，Cu2+的存在能夠促進(jìn)黑土對(duì)OTC的吸附,且隨著Cu2+濃度的增加，促進(jìn)作用越發(fā)明顯。文獻(xiàn)[21]也探討了K+、Ca2+、Al3+3種陽(yáng)離子對(duì)CTC在5種典型土壤中吸附特性的影響，在5種土壤中的總體趨勢(shì)是隨著陽(yáng)離子價(jià)態(tài)的不斷升高，CTC的吸附量逐漸減少。吸附容量的大小順序?yàn)镵+>Ca2+>Al3+。王東升等[33]卻發(fā)現(xiàn)在草甸土中，Ca2+濃度越大，土霉素在土壤中的吸附量越小，同時(shí)也證明，不同陽(yáng)離子(Na+、K+、Mg2+)對(duì)土霉素在土壤中的吸附量幾乎沒(méi)有影響。

(4)土壤粒徑。實(shí)驗(yàn)室模擬抗生素在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為時(shí)，研磨度以及粉碎粒徑的大小不盡相同，對(duì)TCs在土壤中的吸附行為會(huì)產(chǎn)生影響。QI R H[34]研究了不同粒徑對(duì)土霉素在潮土和紫色土的吸附行為，在2種土壤中的吸附量均隨著粒徑的減小而增大。李兆君等[35]研究了土霉素在不同粒度的2種土壤上的吸附行為，也得到了粒徑越小，吸附量越大的結(jié)論。

3.1.3 外界環(huán)境條件的影響 目前大多數(shù)文獻(xiàn)都研究了溫度對(duì)TCS在土壤中吸附行為的影響。段軍波等[36]探究了環(huán)境溫度對(duì)土霉素(OTC)、四環(huán)素(TC)、金霉素(CTC)和強(qiáng)力霉素(DXC)在土壤中吸附行為的影響。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度從37 ℃下調(diào)到 8 ℃ 時(shí)，減弱了TCS在土壤中的吸附量。然而楊軼博[31]的研究卻發(fā)現(xiàn)，溫度從30 ℃降低到10 ℃時(shí)，土壤對(duì)金霉素的吸附會(huì)有所增加。

3.2 降解及其影響因素

抗生素的降解是區(qū)別于吸附的又一重要環(huán)境行為，抗生素在土壤中的降解速度決定著此類有機(jī)物在土壤環(huán)境中存留時(shí)間的長(zhǎng)短，常用半衰期來(lái)表征降解的快慢。半衰期越短的抗生素，其產(chǎn)生的生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)越小。同吸附過(guò)程一樣會(huì)受到諸多因素的影響，包括自身的化學(xué)性質(zhì)、光照強(qiáng)弱、土壤質(zhì)地、pH、溫度等。研究抗生素的降解行為，對(duì)被抗生素污染的土壤進(jìn)行修復(fù)有一定的指導(dǎo)意義。降解分為生物降解與非生物降解(水降解和光降解)。

(1)水降解。水降解是TCs進(jìn)入到土壤間隙水中，進(jìn)而發(fā)生水解，是TCs在土壤中的一個(gè)重要的非生物降解機(jī)制。目前的研究大多數(shù)集中在pH和溫度對(duì)水解的影響方面。Loftin K A等[37]對(duì)土霉素、金霉素和四環(huán)素在土壤中的降解速率進(jìn)行研究，結(jié)果表明，不同pH與不同溫度對(duì)TCs的水解速率影響顯著。

(2)光降解。光降解是土壤表層中抗生素的主要降解方式。光降解的機(jī)理主要是分子吸收光能，是分子變?yōu)榛钴S的激發(fā)態(tài)進(jìn)而發(fā)生各種反應(yīng)。光降解最主要是受到光照強(qiáng)度的影響。當(dāng)然pH、頻率的快慢也會(huì)影響到降解速率。宋晨怡等[38]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了四環(huán)素在不同pH、TiO2投加量對(duì)光降解的行為，結(jié)果表明，四環(huán)素的降解途徑主要是光降解且隨著pH值從酸性到弱堿性的不斷變化，四環(huán)素降解速率也不斷上升。

(3)生物降解。由于TCs吸附較強(qiáng)，容易累積在土壤中，光降解成為其主要降解途徑，然而在深層土壤中，生物降解發(fā)揮著不可替代的作用。張健等[39]為了探究豬糞中四環(huán)素、土霉素、金霉素在土壤中的降解途徑，設(shè)置了滅菌避光與未滅菌避光處理，培養(yǎng)50 d時(shí)，未滅菌避光處理的降解量是滅菌避光處理的6倍之多。冷一菲[40]從長(zhǎng)期被四環(huán)素污染的土壤中分離出一種DT1高效降解菌種，對(duì)四環(huán)素的降解率可達(dá)70%。WU等[41]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了堆肥過(guò)程中的降解行為，OTC、TC、CTC的降解率隨著微生物活性的升高而升高。吳學(xué)玲等[42]從養(yǎng)殖廠底泥中分離篩選出一株名為XY-1的細(xì)菌，可高效降解四環(huán)素，降解率高達(dá)70.68%。

3.3 淋溶及其影響因素

抗生素在土壤中會(huì)經(jīng)過(guò)各種途徑發(fā)生橫向與縱向遷移。經(jīng)過(guò)雨水的淋溶、滲濾等作用沿著土壤剖面的垂直方向法傷遷移進(jìn)而進(jìn)入地下水，經(jīng)過(guò)地表徑流會(huì)遷入到地表水，引發(fā)水環(huán)境的污染。目前大多數(shù)研究都集中在垂向遷移行為，而關(guān)于橫向遷移行為鮮有報(bào)道。四環(huán)素類抗生素在土壤中的淋溶行為與吸附和解吸以及降解等行為均有密切的關(guān)系。吸附能力越強(qiáng)，解吸能力越弱，降解速率越慢，就不易發(fā)生向下運(yùn)動(dòng)。解吸能力越強(qiáng)的抗生素，抗生素會(huì)隨著土壤間隙水向下遷移，會(huì)不斷滲入地下水進(jìn)而導(dǎo)致地下水的污染。針對(duì)目前地下水經(jīng)常被檢出抗生素含量超標(biāo)的現(xiàn)象，已開展了多種抗生素在土壤中的淋溶行為的模擬研究。模擬淋溶的方法主要是土柱淋溶法，這是最接近于實(shí)際田間情況的一種室內(nèi)模擬方法。大量實(shí)踐證明，淋溶與吸附有很大的正相關(guān)性。同其他幾種行為相似，淋溶也會(huì)受到土壤理化性質(zhì)、淋溶參數(shù)、降解速率等的影響。

(1)土壤性質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，土壤中有機(jī)質(zhì)含量越多，粒徑越大，黏粒越少，向下遷移的能力越強(qiáng)。李鑫[25]研究了遼西地區(qū)不同質(zhì)地土壤對(duì)TCs在土壤中向下遷移的影響，砂土中有機(jī)質(zhì)含量最少，吸附能力弱，TCs表現(xiàn)出良好的遷移能力。李曼[43]探討了不同土層土壤中四環(huán)素類抗生素的垂向遷移規(guī)律，結(jié)果表明，在表層土壤(0～20 cm)TCs的殘留量最多。也有研究表明[26]TCs在有機(jī)質(zhì)含量最少的赤紅壤的遷移深度最大，在黑鈣土中的遷移深度最小。De-Chun HE等[44]通過(guò)田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TCs在黏粒較少的砂土中的向下遷移性較強(qiáng)，在滲濾水中均檢測(cè)到不同濃度的TCs。

(2)淋溶參數(shù)。淋溶參數(shù)的不同對(duì)抗生素在土柱中的淋溶行為的影響也不盡相同，影響程度的大小也不同。趙玲等[45]探討了淋溶體積、淋溶液pH值對(duì)土霉素在土壤中的垂直遷移行為的影響，結(jié)果表明，土霉素隨著淋溶體積的增加，pH的減小向下遷移的深度不斷增加。李鑫[25]設(shè)置了淋洗速率、淋溶時(shí)間以及抗生素初始濃度對(duì)TCs在土柱中遷移規(guī)律的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，淋溶時(shí)間越長(zhǎng)，TCs在土壤淋出液體中的濃度越大；抗生素初始濃度越大，淋溶流速越快，TCs在淋出液體的含量越大。也有研究表明[46]，TCs在酸性淋濾液的向下遷移的能力均強(qiáng)于中性和堿性環(huán)境；淋濾時(shí)間越長(zhǎng)，滲濾液中TCs的濃度越高。Holly A S等[47]研究了金霉素在不同淋溶液體積中的遷移，結(jié)果表明，滲濾液中金霉素的濃度與淋溶液體積呈正相關(guān)性。

(3)其他。外部天氣條件(不同溫度、降雨量等)、土壤中其他離子、微生物降解等對(duì)抗生素的淋溶行為均有影響。張旭[46]在進(jìn)行TCs的土壤淋溶實(shí)驗(yàn)時(shí)，也探討了除菌與不除菌對(duì)TCs在土柱中遷移的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)除菌操作后的土柱中檢測(cè)到的抗生素濃度低于不除菌操作的土柱，主要是土壤中微生物的降解作用減弱了抗生素向下遷移的能力。Hwang S Y[48]研究了土霉素在土壤中的分布和遷移率，結(jié)果表明，土霉素可被土壤中的二價(jià)陽(yáng)離子強(qiáng)烈吸收，遷移率較低。Blackwell P A[49]考察了典型灌溉與極端灌溉條件下抗生素的淋溶行為，典型灌溉條件滲濾液中普遍可以檢測(cè)到磺胺氯吡啶與土霉素，極端灌溉條件對(duì)淋溶行為沒(méi)有太大的影響，這可以用土霉素在土壤中具較高的吸附系數(shù)與持久性來(lái)解釋。然而孫春曉[50]通過(guò)土柱淋溶實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土霉素在土壤中的遷移能力隨著Zn2+添加濃度的增加而增大，隨著老化溫度的降低，遷移能力減弱。

4 結(jié)論與展望

抗生素作為一種新型的有機(jī)污染物，已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。由于土壤環(huán)境的復(fù)雜，抗生素種類的多樣與結(jié)構(gòu)的差異，加大了抗生素在土壤環(huán)境中各種行為機(jī)理與過(guò)程研究的難度。為了更加明確抗生素在土壤中的環(huán)境行為，在今后的研究中應(yīng)開展以下幾方面研究：

(1)抗生素在土壤環(huán)境中會(huì)發(fā)生各種遷移轉(zhuǎn)化以及降解行為，目前的研究中缺乏對(duì)各類抗生素降解產(chǎn)物的吸附、降解以及遷移行為的研究，今后應(yīng)開展抗生素降解產(chǎn)物的環(huán)境行為研究工作。

(2)目前的研究多集中于理想的室內(nèi)研究，缺乏現(xiàn)實(shí)的田間實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)實(shí)中，抗生素的污染情況更加嚴(yán)重。有必要多開展在實(shí)際環(huán)境中的遷移途徑與機(jī)理研究。

(3)由于土壤是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，在土壤環(huán)境中極有可能存在多重污染的情況，在今后的研究中，應(yīng)該多開展一些復(fù)合污染(TCs與其它有機(jī)物或者重金屬?gòu)?fù)合污染)的工作。

(4)已有研究報(bào)道，抗生素會(huì)被植物吸收進(jìn)入到植物的根系與葉片當(dāng)中?？股貢?huì)經(jīng)由植物和食物鏈而威脅到人類的健康，因而有必要對(duì)四環(huán)素類抗生素在土壤和植物之間及其在食物鏈中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程與機(jī)理進(jìn)行大量的研究，為減緩抗生素污染、維護(hù)土壤安全和人體健康提供理論基礎(chǔ)。

(5)關(guān)于抗生素在土壤、水體、畜禽糞便中的殘留已有大量報(bào)道，針對(duì)各國(guó)抗生素的殘留問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)盡快建立并不斷完善抗生素在環(huán)境中造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及人類健康的評(píng)估體系，并利用各種系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)抗生素在土壤-地下水的遷移性能，降低抗生素帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。