土壤中植物對新型環境污染物抗生素的吸收降解作用

2024年4月1日發(作者：蘿卜開花)

土壤中植物對新型環境污染物抗生素的吸收降解作用

一、研究背景

抗生素被長期大量地用于人和動物的疾病治療，并以亞治療劑量添加于動物飼料長期

用于動物疾病的預防和促進生長，大部分抗生素不能完全被機體吸收，而有高達85%以上

抗生素以原形或代謝物形式經由病人和畜禽糞尿排入環境，經不同途徑對土壤和水體造成

污染。抗生素類污染物是一種新型環境污染物，雖然大部分抗生素的半衰期較短, 但是由

于其持續進入環境中且不易發生生物降解, 所以具有假持續性，也使其具有富集的可能，

因而對生態系統中包括人類在內的各類生物均具有潛在的危害。土壤是抗生素重要的歸屬

場所，為評估抗生素在土壤環境中的危害，并為土壤抗生素污染防治和修復提供依據，有

必要對抗生素在土壤中的生態毒性及其遷移轉化進行研究。

目前關于抗生素的環境污染、行為和毒理效應的研究還處于起步階段?，F在的研究主

要集中在抗生素在土壤環境中遷移、吸附、降解行為以及對土壤生物及潛在生態毒理學效

應的研究。但這些研究僅局限于對一些表面現象的描述，還缺乏對機理的探索。大多數對

抗生素的研究局限于水生生態系統，毒性研究也大多針對水生生物，而對植物中抗生素的

行為歸趨、生態毒性研究不夠。而且在分子水平上研究抗生素對植物的毒性作用也很少見。

二、研究內容

針對現階段抗生素在土壤環境中生態毒性研究中存在的問題，本文選取的研究內容是

植物對新型環境污染物抗生素的吸收降解作用。土壤中的抗生素極易向植物體內富集，富

集率可高達萬倍以上，植物對抗生素的吸收作用是抗生素進入土壤環境后進行遷移轉化的

一個重要步驟，本實驗研究的主要內容有探討植物吸收富集降解抗生素的機理，吸收降解

過程的影響因素，包括抗生素種類、植物種類、溫度、pH，在每種條件下建立抗生素濃度

的時間變化和分布特征，從而確定每種因素對植物吸收抗生素的影響程度，從中選取對抗

生素吸收降解作用有利的植物種類及環境條件，從而為土壤被抗生素污染后的生態修復做

好理論基礎。研究不同抗生素對不同植物的毒性作用，從植物的生長特征來判斷抗生素對

植物的毒性作用，并采用分子標記物的方法，表征植物吸收抗生素后的細胞、生理、行為

以及能量上的效應變化，從分子層面上反應抗生素對植物的毒性作用。

三、研究方案

本研究通過實驗室小型裝置來模擬實際土壤環境，基本反應裝置如下：在反應器中加

入土壤，栽種相應的植物，一批實驗進行30天，每五天將一定濃度抗生素的溶液加入到反

應器中，每天取3次水樣測定出水抗生素濃度?？瞻讓嶒炑b置是在上述實驗裝置的基礎上

不栽種植物，而只有土壤。

第一階段實驗是研究不同種類的植物對不同種類的抗生素的吸收降解作用。環境中的

抗生素有很多種類，本實驗中選取四環素類、磺胺類、青霉素類、氨基糖苷類；可吸收抗

生素的植物選擇玉米、馬鈴薯、胡蘿卜、豌豆。以上述所選抗生素、植物分成16組對比實

驗，即一種抗生素和一種植物組合，再有4組空白實驗，即4種抗生素每種加到只有土壤

的反應器中，共20組反應裝置。其他環境條件控制相同，按照上述方法進行批次實驗，記

錄每組實驗裝置植物的生長狀況，并按實驗方法測定出水抗生素濃度。共進行3批。第二

階段實驗是研究不同溫度、pH條件下植物對抗生素的吸收降解作用。從第一階段實驗結果

中選出兩組植物吸收降解效果較好的組合A，B，再有一組土壤空白實驗；溫度變化設為

15度，20度，25度，35度；pH變化設為5、7、9、12。對上述條件分成48組對比實

驗，即一種植物-抗生素分別與一種溫度、一種pH組合。按照上述方法進行批次實驗，記

錄每組實驗裝置植物的生長狀況，并按實驗方法測定出水抗生素濃度。共進行3批。第三

階段實驗是從第一階段實驗中選出植物生長狀況很好、一般、較差的三種組合X、Y、Z，

根據第二階段研究結果選擇一種合適的溫度和pH作為環境條件，再加上一組土壤空白實