摘要
四环素类抗生素是我国畜禽养殖业中使用量最大的一类抗生素。四环素类抗生素以母体化合物和/或代谢物的形式通过粪便排泄，会经过畜禽粪便好氧堆肥处理后的有机肥施用进入农田环境。四环素类抗生素母体的环境污染和潜在风险已经有大量文献报道，然而四环素类抗生素可通过差向异构、脱水、质子转移等途径形成差向异构体、脱水产物、差向脱水产物和异构产物等转化产物,并且某些转化产物具有水生生态风险和抑菌活性，造成潜在的环境风险。因此,系统研究四环素类抗生素尤其是其转化产物在畜禽粪便、畜禽粪便源有机肥和施肥土壤中的分布和潜在风险具有重要意义。 本论文首先建立畜禽粪便、畜禽粪便源有机肥和土壤中4种兽用四环素类抗生素（四环素、土霉素、金霉素及强力霉素）及10种转化产物的同步检测方法，并应用该方法对青海省畜禽粪便样品进行了检测;研究了不同地区畜禽粪便源有机肥和施肥土壤中四环素类抗生素及转化产物的分布特征、浓度水平和潜在风险，比较了两种典型好氧堆肥方式的削减效果;通过土壤微宇宙实验探究高残留主要转化产物—差向异构体对土壤环境菌群的影响。主要结论如下: （1）建立了兽用四环素类抗生素及转化产物在畜禽粪便、有机肥和土壤中的同步检测方法。通过优化超高效液相色谱-串联质谱操作参数、固相萃取条件，结合多内标校正，实现了14种目标物同步分离和检测。方法具有较好的准确度、灵敏度及稳定性。应用该方法检测了青海三个重要养殖区畜禽粪便和自然堆肥产物，发现土霉素和四环素在所有粪便样品中全部检出，浓度分别为25.8～504,910μg·kg-1和16.0～6,651μg·kg-1。三种差向异构体是粪便样品中主要转化产物，差向土霉素残留浓度最高，为＜15～42,390μg·kg-1。自然堆肥产物中仍存在母体和转化产物的高浓度残留。 （2）研究了不同地区畜禽粪便源有机肥中四环素类抗生素及转化产物的分布特征、浓度水平和潜在风险，比较了两种典型好氧堆肥方式的削减效果。发现有机肥中四环素类抗生素及转化产物普遍检出，总浓度为16.8～2,265μg·kg-1。四环素、金霉素转化产物的总浓度与母体相当，差向异构体是主要转化产物。与自然堆肥相比，高温好氧堆肥能有效削减四环素类抗生素及转化产物。堆肥产物中差向四环素、差向金霉素、异金霉素等转化产物残留浓度高，可能对土壤生物造成中高生态风险;好氧堆肥产物中转化产物总浓度与四环素耐药基因（tet(X）和tet（X）变异体基因）的丰度均显著相关（P＜0.01）,表明转化产物也可能与抗生素耐药性风险存在关联性。 （3）研究了施肥土壤中四环素及转化产物的分布特征，通过微宇宙实验探究了母体和高残留主要转化产物对土壤环境菌群的影响。发现母体和转化产物随畜禽粪便源有机肥农田施用进入土壤，差向异构体是土壤中主要的转化产物。差向四环素相对其他类型对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有较强的抑菌活性。土壤微宇宙实验发现，土壤中四环素类差向异构体可以和母体互相转化。与对照组相比，四环素类抗生素母体和差向异构体，特别是差向四环素，会对土壤微生物群落结构产生影响，部分四环素类耐药基因被显著富集。 本论文表明畜禽粪便、粪便源有机肥及施肥土壤中除了四环素类抗生素母体，转化产物也普遍存在;差向异构体是主要的转化产物，存在一定的陆地生态风险、抑菌活性和潜在耐药性风险。与自然堆肥相比，高温堆肥对粪便残留四环素类抗生素及转化产物的削减更加有效。本论文强调四环素类抗生素转化产物在畜禽相关环境中的高残留和潜在风险，为畜禽养殖环境抗生素风险管控提供数据和科学基础。
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