畜禽养殖废弃物中抗生素检测及其在堆肥中的降解研究

发布时间：2020-06-04 19:55

【摘要】：磺胺类(SAs)和四环素类(TCs)抗生素具有抗菌谱广、杀菌力强的特点而被广泛应用于畜牧养殖业中动物疾病的预防及治疗。在使用过程中大部分抗生素不能完全被机体吸收,约有60%-90%的抗生素以原药或初级代谢产物的形式随动物排泄物释放到环境中,一部分随养殖废水进入污水厂,而抗生素在污水处理厂的去除率并不高,导致抗生素通过淋滤、地表径流等进入地表水和地下水,对水生生物造成各种毒害,引起河流抗生素污染,威胁人类饮用水安全;另一部分作为有机肥施入农田,导致土壤抗生素污染,破坏土壤微生物的群落结构和功能,同时,土壤中的抗生素可被农作物吸收,并通过食物链传递,最终威胁人类健康。本文针对SAs和TCs在畜禽粪便中的残留问题,分析了浙江省不同地区规模化养殖场SAs和TCs的含量及分布特征,并在此基础上研究畜禽废物厌氧堆肥过程中抗生素的降解规律和影响因子。论文的主要结论如下:(1)优化了畜禽废弃物中SAs和TCs抗生素的高效液相色谱(HPLC)分析检测方法:SAs的加标回收率为66.3%-78.5%,定量限(MQL)为0.01-0.03mg/kg;TCs的加标回收率为71.4%-81.2%,定量限为0.01-0.28mg/kg。(2)分析了浙江省杭州、宁波、金华、温州、台州和湖州6个规模化养殖场猪粪样中镉Cd,铅Pb,砷As,镍Ni,铬Cr,锌Zn和铜Cu等7种典型重金属的含量,研究表明大多数的粪便样品中均能检测到相应重金属,其中Zn,Cu的含量最高,最高浓度分别为3204.57mg/kg和721.244mg/kg。(3)6个规模化养殖场废弃物中几乎所有的猪粪样品中均能检测到5种SAs和3种TCs的存在。检出的主要抗生素SAs为磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲噻唑(ST)、磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ);TCs为土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)。不同地区抗生素的含量高低次序为:SAs:金华湖州温州宁波台州杭州;TCs:金华宁波杭州湖州温州台州。6个不同地区中,金华地区SAs和TCs含量均较高。(4)经过15天厌氧堆肥后,猪粪中SAs的降解率最高达到90%以上,3种SAs降解率高低顺序:SDSTSM2;TCs的降解率最高达到95%以上,3种TCs降解率高低顺序:CTCOTCTC。不同抗生素在各堆肥处理组中的降解均符合一级动力学方程。在整个堆肥过程中,猪粪含水率和生物可降解度(BDM)是影响SAs降解的关键因素;含水率是TCs生物降解的主要影响因子。
【图文】：

抗生素,基本结构

位论文第 1 章绪论介构ulfonamides,SAs）抗生素一般为白色或微黄色结晶性物质，易溶于极性有机溶剂，，而难溶于非极性有机溶工合成抗菌药物，对大多数革兰氏阳性菌和阴性菌牧生产中动物疾病的治疗及预防用药。化学结构中含有一个对位氨基，对位上的游离氨基是抗菌活性部分，不同杂环取代，形成大量不同的磺胺衍生物，如图

抗生素,基本结构

主要以 SD、ST、SM1、SM2 和 SMZ 为 SAs 的代表，进行研究分构图和结构不同点如表 1-1 和图 1-1 所示。素类( Tetracyclines, TCs ) 抗生素一般为白色或淡黄色结晶性粉末，中溶解度低，制成钠盐后易溶于水，水溶液呈强碱性；在醇如乙醇大，而在乙腈、乙酸乙酯等有机溶剂中的溶解度较小，在干燥条件遇光易变色。这是一类由链霉菌产生的广谱抗生素，一般通过与核单位结合，阻止安酰基 tRNA 同核蛋白体结合产生的药理作用，起作用[1]。抗生素具有相似的结构，化学结构中都含有四个苯环属于氢化骈四如图 1-2 所示，由结构分析，C-9，C-11，C-12，C-4，C-6，C 含醇基，显酸性，C-10 位的二甲氨基显碱性，因此该类化合物为酸[2]。
【学位授予单位】：浙江科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X713;S141.4

【参考文献】