【專家解讀】長江流域新污染物抗生素的污染現(xiàn)狀與防控建議

導讀

伴隨著流域工業(yè)化和城市化高速發(fā)展，受不合理生產生活方式等影響，長江經濟帶成為我國水環(huán)境問題最突出地區(qū)之一?？v深推進長江流域水生態(tài)保護修復，是確保長江經濟帶高質量、可持續(xù)發(fā)展的首要任務。近期多項研究發(fā)現(xiàn)，抗生素作為一種新污染物在長江流域不斷被檢出，在造成流域水污染時，還會誘導抗性菌及抗性基因產生和傳播，給長江流域水生態(tài)保護和環(huán)境健康管理帶來嚴峻挑戰(zhàn)。

背景

抗生素被廣泛應用于醫(yī)療、水產、畜禽養(yǎng)殖等行業(yè)，隨著污、廢水排放等最終進入地表環(huán)境，并進一步在土壤、水體、沉積物、生物體等多介質中發(fā)生遷移轉化，較低的環(huán)境賦存濃度與較大的環(huán)境風險，致使抗生素調查和治理面臨較大困難。2021年11月2日，中共中央、國務院印發(fā)《關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》，要求加強新污染物治理；2022年5月4日，國務院辦公廳印發(fā)《新污染物治理行動方案》，對新污染物治理工作進行全面部署；近日，科技部與生態(tài)環(huán)境部等聯(lián)合印發(fā)《“十四五”生態(tài)環(huán)境領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，明確新污染物治理的重大科技需求和目標。因此，針對持久性有機污染物、環(huán)境內分泌干擾物、抗生素等新污染物，實施調查監(jiān)測和風險評估，動態(tài)發(fā)布重點管控新污染物清單，制定源頭禁限、過程減排、末端治理的全過程環(huán)境風險管控措施，建立健全新污染物治理和管理體系，是我國新時期生態(tài)文明建設和美麗中國、健康中國建設的必然要求。

然而，針對抗生素類新污染物，環(huán)境中抗生素的來源、傳輸、遷移及生態(tài)和健康危害研究薄弱，導致其環(huán)境風險篩查和評估技術體系缺乏，無法實現(xiàn)源頭精準管控和污染治理。建議針對抗生素生產和使用量較大的長江流域，全面開展抗生素生產、使用、排放狀況和污染特征調查監(jiān)測，開展抗生素環(huán)境風險綜合評估，篩查、細化重點管控抗生素清單，制定環(huán)境基準和管控標準，加強抗生素控源治污，建立健全抗生素污染治理和防控體系，保障長江流域水生態(tài)安全和水環(huán)境質量提升，深入打好長江保護修復攻堅戰(zhàn)。

01長江流域抗生素及抗性基因污染現(xiàn)狀

（一）長江流域抗生素污染普遍

我國抗生素生產量和使用量高居世界首位，年產量約24.8萬噸，年排放量超過5萬噸。全國抗生素流域排放量調查顯示，長江流域抗生素排放量居全國前三位，年排放量約60.0千克/平方千米，地表水環(huán)境抗生素污染不容樂觀。中國環(huán)境科學研究院在國家科技基礎性工作專項重點項目支持下，開展了長江流域重點湖泊抗生素污染特征調查（圖1），發(fā)現(xiàn)洞庭湖、鄱陽湖等多個湖泊均有不同程度的抗生素檢出，其中我國第一大淡水湖-鄱陽湖水體抗生素污染水平最高。

圖1 長江流域重點湖泊（洞庭湖、鄱陽湖等）水體抗生素污染

（二）長江流域抗生素抗性基因傳播風險高

雖然抗生素在環(huán)境中可發(fā)生降解和轉化，但流域抗生素持續(xù)輸入會導致抗生素在地表水、沉積物、水生生物等多介質中長期存在。環(huán)境中抗生素的選擇壓力加速了抗生素抗性細菌和抗性基因產生，可通過食物鏈復制和循環(huán)傳播，威脅水生態(tài)安全和人類健康。

圖2 長江下游（江蘇段）抗生素和抗性基因的環(huán)境風險及其相關性

調查顯示，長江流域水環(huán)境抗性基因污染重，下游江段更突出，其中磺胺類與四環(huán)素類等抗性基因在表層水中絕對豐度為2.7×100~ 3.30×108拷貝數(shù)/毫升，在沉積物中為2.49×102~4.98×108拷貝數(shù)/克，與全球地表水環(huán)境比，均處于中等偏上水平，傳播風險較高。

02長江流域抗生素污染防控存在的問題

（一）抗生素傳輸過程不明確，源頭管控缺乏有效措施

長江流域是我國抗生素污染源區(qū)，然而上、中、下游抗生素生產、使用及排放的空間差異較大?，F(xiàn)有研究多集中于長江中下游，如鄱陽湖、太湖、巢湖、淮河及洞庭湖等流域，而對上游滇池、金沙江等流域抗生素污染的認知嚴重不足，導致對長江流域抗生素污染特征和徑流傳輸過程缺乏全面掌握。

此外，抗生素主要來自人類生產生活，源頭管控是實現(xiàn)長江流域水環(huán)境抗生素風險削減的根本措施。洞庭湖流域抗生素來源解析結果顯示，畜禽養(yǎng)殖場貢獻了79.95%，水產養(yǎng)殖廠和家畜養(yǎng)殖貢獻了19.79%，其余來自污水處理廠，養(yǎng)殖業(yè)抗生素污染亟待有效控制。然而，目前我國抗生素污染管控主要依據(jù)《遏制細菌耐藥國家行動計劃（2016—2020年）》和《允許作飼料藥物添加劑的獸藥品種及使用規(guī)定》等法律法規(guī)文件，缺乏基于實際環(huán)境調查評估的源頭管控方案。通過流域尺度抗生素污染水平調查分析，污水處理廠出水、生活污水、農業(yè)徑流等抗生素污染源的管控嚴重不足，加上抗生素分析監(jiān)測耗時長、費用高等問題，導致抗生素監(jiān)控措施落地難，成為長江流域抗生素污染負荷高的根本原因之一。

圖3 洞庭湖流域豐水期與枯水期抗生素濃度分布以及流域內畜禽養(yǎng)殖與農業(yè)分布

（二）抗生素抗性基因生態(tài)效應突出，環(huán)境風險評估技術缺乏

與傳統(tǒng)化學污染物不同，抗性基因具“可復制或傳播”的生物特性、“不易消亡或環(huán)境持久”的物化特性，因此，抗生素誘導的抗性基因污染問題引發(fā)全球關注。洪湖水體抗生素和抗性基因相關關系研究表明，環(huán)境因素及微生物群落解釋了湖區(qū)89%的抗性基因分布，抗生素低劑量長期暴露通過誘導抗性基因產生顯著影響微生物群落結構。然而，對于抗生素抗性基因污染生態(tài)風險研究仍處于起步階段，現(xiàn)存長江水生生物資源量和生物多樣性顯著降低等問題，是否與抗生素抗性基因產生的生態(tài)環(huán)境風險有內在聯(lián)系尚需研究，亟需建立抗生素抗性基因風險評估技術，評估抗生素及抗性基因污染生態(tài)效應。

圖4 環(huán)境因素、微生物群落特征及其相互作用對抗性基因組成的影響

（三）污染控制目標缺失，流域防控體系不健全

抗生素作為新污染物，無論是《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002），還是《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）規(guī)定的管控指標，均缺乏抗生素環(huán)境基準或標準，環(huán)境污染控制目標缺失。針對長江流域，抗生素污染防控僅限于關停重污染企業(yè)或禁止部分抗生素使用等強制措施，對抗生素全過程跟蹤及評價明顯不足。2020年農業(yè)農村部淘汰100多種高風險獸用抗菌藥，邁出“禁抗”行動第一步，但在醫(yī)療、養(yǎng)殖等各行業(yè)禁抗，尋找替代品尚不現(xiàn)實，在未來相當長的時段內難實現(xiàn)“全面禁抗”。

03對策和建議

（一）開展常態(tài)化抗生素環(huán)境調查與監(jiān)測

選擇重點區(qū)域開展抗生素定期調查和監(jiān)測，建立長江流域抗生素多介質賦存特征基礎數(shù)據(jù)庫，納入國家和地方生態(tài)環(huán)境部門統(tǒng)計范圍；地方監(jiān)測單位定期對管控流域的抗生素開展觀測與通量評估，清查各地區(qū)污染嚴重區(qū)域；同步開展流域抗生素生產、使用和排放全過程調查，形成抗生素產-排-匯路徑分布圖；以重污染區(qū)為典型，研究建立各區(qū)抗生素排放模型，污染數(shù)據(jù)納入生態(tài)環(huán)保大數(shù)據(jù)網(wǎng)。

（二）構建抗生素及抗性基因生態(tài)風險評價技術體系

基于抗生素環(huán)境污染特征基礎數(shù)據(jù)庫，建立特定環(huán)境敏感生物指標監(jiān)測技術，融合野外觀測、室內模擬、大數(shù)據(jù)篩選等多源技術手段，針對長江流域不同功能水體，制定長江流域抗生素環(huán)境基準與標準，完善抗生素生態(tài)風險評價體系；引入抗生素耐藥性風險評價指標，結合環(huán)境抗生素和抗性基因網(wǎng)絡關系構建，評價抗性基因生態(tài)風險，形成融合抗性基因的抗生素環(huán)境風險評估技術體系，細化抗生素重點管控污染物清單。

（三）統(tǒng)籌建立流域抗生素風險防范和治理體系

針對特定流域范圍，摸排重點企業(yè)、畜禽養(yǎng)殖及農業(yè)設施情況，建立抗生素污染源排放清單，依托水生態(tài)功能分區(qū)實行網(wǎng)格化、差異化、精細化管理；加快綠色、健康生態(tài)養(yǎng)殖技術開發(fā)，推廣低碳、環(huán)保、零污染畜禽和水產養(yǎng)殖模式，并開展試點；針對重點管控抗生素污染物，加快研發(fā)去除技術，構建“微生物-填料-植物”人工濕地等運行費用低的生態(tài)工藝體系，提高去除率；對于抗生素藥品末端處理，完善過期藥品回收處理的管控，如回收過期藥品；相關部門要加強對抗生素科學使用的宣傳和普及，加強對公眾的教育和引導；統(tǒng)籌協(xié)調流域主體責任，由地方政府引導，明確部門責任，健全源頭監(jiān)管制度，加快重點地區(qū)治理設施升級改造，約束源頭排放，全面降低受納水體安全隱患，完善污染防控體系。

(作者：中國環(huán)境科學研究院 盧少勇 研究員)

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