生物黑炭对鸡粪中典型抗生素生物有效性的影响及其机制研究

Detection of antibiotics in vegetables of supermarket further increases the concern on antibiotics residues in animal excretion.It is impossible,however,to stop applying antibiotics in animal farm now, the big chanllege is how to reduce the antibiotics exposure to environmental organism and food chain.Many researchs show that biochar produced by bioass under heating,a environment-friendly lyophobic pyrolysis material with large surface area, can significantly reduce the heavel metal and pesticides uptake by plant.But the machanism and the effect of biochar amendation on antibiotics bioavailability are unknown.so we hypothesize that biochar amend ment can competitively adsorb antibiotics from manure and reduce the bioavaibility of two kind of antibiotics,chlorotetracycline and sulfadiazine,detected frequently and widely applied in animal farm,in this project.The availabilty will be evaluated by biodegradation experiment,plant and animal uptake of antibiotics.Then effect machanism of biochar will be conducted by adsorption and desorption experiment.Also the retention time of biochar effect on antibiotics will be evaluated by "old biochar" absorption /desorption experiment.The findings can provide the technologic and theoretical support to reduction of antibiotics exposure to food chain as well as the utilization of animal excretions.

蔬菜检出抗生素残留引起人们对动物粪便抗生素污染的广泛关注。但目前养殖场停用抗生素尚不现实，在粪便处理尚不能有效去除污染情况下，将抗生素有效隔离于食物链，降低环境生物有效性成为一种尝试。生物黑炭作为农作物秸秆热裂解产物，被成功用于修复重金属或农药污染土壤，但其能否有效降低粪便中抗生素生物有效性尚不得而知。因此，本项目拟选生物黑炭和两种环境行为差异大、检出率高、应用广泛的金霉素和磺胺嘧啶，应用LC-MS/MS、PCR-DGGE和红外光谱分析等技术，通过室内模拟，在植物累积、蚯蚓富集和微生物降解方面研究生物黑炭对粪便中抗生素生物有效性的影响；通过吸附/解吸和红外光谱技术揭示其影响机制；用批平衡解吸试验和"老化"黑炭吸附试验明确生物黑炭作用的时效性，研究结果将为减少粪便中抗生素向环境转移、保障食品安全和粪便无害化利用提供理论和技术支持。

在畜禽养殖业中，我国规定了50余种饲料药物添加剂、350多种兽药用于动物生产，每年兽药消耗量大概在84 000吨，占到全球消耗量25%左右。兽药抗生素进入动物体后约有70~90％兽药将以原药和代谢产物的形式经粪尿排出。我国标准未对畜禽废弃物中的兽药等污染物排放做出规定，造成畜禽废弃物中兽药抗生素等污染物释放入环境，对生态环境产生不利影响。.目前养殖场停用抗生素尚不现实，在粪便处理尚不能有效去除污染情况下，将抗生素有效隔离于食物链，降低环境生物有效性成为一种尝试。生物黑炭作为农作物秸秆热裂解产物，被成功用于修复重金属、农药污染土壤，但其能否有效降低粪便中抗生素生物有效性尚不得而知。为了明确生物黑炭对鸡粪中典型抗生素生物有效性的影响及其机制，本项目建立了样品中典型抗生素金霉素和磺胺嘧啶LC- MS/MS测定方法，研究了生物黑炭对鸡粪中典型抗生素降解影响，对植物、蚯蚓吸收富集鸡粪中典型抗生素影响以及生物黑炭对典型抗生素吸附解吸影响。结果发现：添加生物黑炭可显著减少鸡粪中金霉素和磺胺嘧啶向植物和动物中的转移和富集，生物黑炭通过多孔吸持金霉素和磺胺嘧啶，在很大程度上减少了鸡粪中抗生素的含量，数据表明，添加高浓度的生物黑炭，至少降低了62%的药物向植物的迁移、82%的药物向模式动物的迁移；生物黑炭对金霉素和磺胺嘧啶的吸附能较好的用指数函数方程描述，吸附规律呈“L”型曲线；在吸持时效性方面，2种药物被生物黑炭吸附后难以解吸，是不可逆吸附。该研究明晰了生物黑炭对鸡粪中典型抗生素生物有效性的影响及其机制，为鸡粪中抗生素钝化或处理提供了有效手段，为减少粪便中抗生素向环境转移、保障食品安全和粪便无害化利用提供理论和技术支持。