随着抗生素在人畜疾病治疗与预防中的广泛应 用，抗生素在环境中的残留、对环境中致病菌耐药性 的产生及对土壤、水体等生态环境中微生物、生物多 样性的影响已引起了人们极大的关注^{[1, 2, 3, 4]}。由于动物对 抗生素的吸收利用及在体内的降解率较低，抗生素被 机体吸收后，除少部分经过代谢反应生成无活性的产 物外，约60%~90%的以原形通过粪便和尿液排出体 外进入环境^{[5, 6]}。农业土壤被认为是环境中抗生素重要 归宿地之一，而其中的蔬菜地因施肥量高、集中分布在人口稠密区，其受抗生素污染的风险也最高。近年 来，人们对土壤、水体中抗生素的残留进行了研究，发 现抗生素在环境中的残留量可在μg·kg^-1级至g·kg^-1 级之间变化^{[5, 6, 7, 8]}。尽管人们认为施肥和污水灌溉是抗生 素进入农田的重要途径，但至今有关施肥方式对土壤 中抗生素残留影响的研究报道不多。为此，本文以浙 江省杭州、嘉兴和绍兴等3 个地级市蔬菜种植区为研 究对象，采集4 种不同施肥方式下（分别为施用畜禽 粪+化肥、商品有机肥+化肥、沼渣+化肥和单施化肥） 的蔬菜地表层土壤样品44 个，分析了4 类8 种抗生 素（包括四环素类抗生素的土霉素、四环素和金霉素， 喹诺酮类抗生素的恩诺沙星，磺胺类抗生素的磺胺嘧 啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑和大环内脂类抗生素 的泰乐菌素）的残留情况，探讨施肥对蔬菜地土壤中 抗生素残留的影响。 1 材料与方法 1.1 土壤样品

分析土壤样品采自杭州、嘉兴和绍兴等3 个地级 市的蔬菜地。在田间调查的基础上，根据近5 年施肥 方式的不同，把蔬菜地分为4类：（1）施用畜禽粪和化 肥的蔬菜地：主要分布在养殖场周围，畜禽粪未经处 理直接施入蔬菜地；（2）施用商品有机肥和化肥的蔬 菜地；（3）施用沼渣和化肥的蔬菜地；（4）单施化肥的 蔬菜地。共采集土壤样品44 个，采样深度均为0~15 cm，每一个样品由采样田块中7~10 份样混合而成。 以上4类施肥方式的蔬菜地土壤样品各为11 个。样 品经充分混匀后，用四分法保留250 g，经冻干后研磨 过2 mm土筛用于分析。 1.2 分析方法

土壤中抗生素分析参照文献^{[9, 10]}，用甲醇/pH4 的EDTA原McIlvaine（0.05 mol·L^-1 EDTA+0.06 mol·L^-1 Na₂HPO₄+0.08 mol·L^-1柠檬酸）缓冲液混合液（体积比 为1:1）超声提取，提取的土液比为1:6，每次提取时间 为35 min，提取后离心并收集上清液。重复提取2次， 合并提取液，浓缩至25 mL左右。浓缩液通过经用10 mL 甲醇与10 mL 水进行预处理的LC-SAX 与HLB 串联柱进行萃取富集。富集后的提取物用甲醇（含体 积分数0.1%的甲酸）定容，用高效液相色谱仪（HPLC） 测定。所用HPLC 为Water 1525 Binary HPLC Pump, Water 717 plus Auto sampler,Water 2487 UV Detector； 色谱柱为Waters Xterra MS C18。进样量为20 μL，流 速为1 mL·min^-1，流动相为乙腈/0.5%醋酸（体积比 45:55）。抗生素标样购自Sigma公司，纯度≥99%。预 备试验表明，采用以上方法土霉素、四环素、金霉素、 恩诺沙星、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑和泰 乐菌素的回收率分别为69.6%~81.2%、73.3%~82.5%、 70.3%~83.4%、79.7%~89.6%、73.6%~93.3%、85.7%~ 94.4%、75.6%~88.3%和86.3%~93.4%，平均分别为 74.2%、77.1%、75.4%、83.6%、88.8%、89.8%、84.1%和 89.7%，最低检测限分别为2.00、1.50、2.10、1.95、2.70、 2.00、2.50 μg·kg^-1和1.50 μg·kg^-1。 2 结果与分析 2.1 各类抗生素的检出率

在分析的44 个土样中，8 种抗生素的总检出率 （指有一种以上抗生素检出的土样占总土样的百分 数）为81.82%，这表明研究的多数蔬菜地土壤中都存 在数量不等的抗生素残留。不同种类的抗生素检出率 有一定差异，四环素类抗生素（包括土霉素、四环素、 金霉素）的总检出率为75.00%，其中土霉素、四环素 和金霉素的检出率分别为59.09%、43.18%和38.64%； 喹诺酮类抗生素（指恩诺沙星）检出率为47.73%；磺 胺类抗生素（包括磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁 唑）的总检出率为61.36%，其中磺胺嘧啶、磺胺二甲 嘧啶和磺胺甲噁唑的检出率分别为25.00%、50.00% 和40.91%；大环内脂类抗生素（指泰乐菌素）检出率 为40.91%。总体上，土壤中8 种抗生素的检出率由高 至低依次为：土霉素>磺胺二甲嘧啶>恩诺沙星>四环 素>磺胺甲噁唑、泰乐菌素>金霉素>磺胺嘧啶；土壤 中四环素类抗生素的总检出率高于磺胺类抗生素的 总检出率。 2.2 各类抗生素的残留量

44个土样中8种抗生素的总残留量在0~1 420.96 μg·kg^-1之间，平均为101.31 滋g·kg^-1，变异系数达242% （表 1）。土壤中8 种测定的抗生素含量也都有很大的 变化，它们的变异系数在140%~322%之间，以土霉素 和恩诺沙星的含量变异最大，而磺胺甲噁唑和磺胺二 甲嘧啶的变异相对较小。供试土壤中8 种抗生素的残 留以土霉素最高，平均为67.91 μg·kg^-1。土霉素的平 均含量占8 种抗生素平均总量的67.03%。其他7 种 抗生素的平均含量由高至低依次为: 恩诺沙星>磺胺 二甲嘧啶>泰乐菌素>四环素>金霉素>磺胺甲噁唑> 磺胺嘧啶，它们占8 种抗生素平均总量的比例分别为 11.55%、6.24%、5.69%、4.40%、2.13%、1.63%和1.34%。 四环素类抗生素的总残留量平均约为磺胺类抗生素的8 倍。总体上，8 种抗生素的残留含量的变化趋势 基本上与它们的检出率一致，即检出率比例较高的抗 生素在土壤中的残留浓度也较高。

表 1 供试样品中8 种抗生素的含量 Table 1 Concentrations of eight antibiotics in the tested soils

表选项

虽然各类抗生素的平均浓度较低，但它们的最高 值都达到相当水平（表 1），这表明某些蔬菜地存在一 定的抗生素污染风险。 2.3 不同施肥方式土壤中抗生素残留的差异

蔬菜地土壤中各类抗生素的检出率及残留含量 与施肥方式密切相关（表 2），均呈现出施用畜禽粪的 蔬菜地>施用商品有机肥的蔬菜地>施用沼渣的蔬菜 地>单施化肥的蔬菜地。对于施用畜禽粪的蔬菜地，其 8 种抗生素的总检出率达100%，即所有施用畜禽粪 的蔬菜地均有一种以上抗生素检出。而施用商品有机 肥、沼渣的蔬菜地及单施化肥的蔬菜地土壤中8 种抗 生素的总检出率分别为90.91%、81.82%和54.55%； 施用畜禽粪的蔬菜地土壤的8 种抗生素的总含量平 均值为362.61 滋g·kg^-1，分别约为施用商品有机肥、沼 渣的蔬菜地及单施化肥的蔬菜地土壤的14、32 倍和 63 倍。施用过畜禽粪的蔬菜地土壤中抗生素检出率 及残留浓度明显高于其他蔬菜地。这一结果表明，畜 禽粪是蔬菜地土壤中抗生素的主要来源。而施用商品 有机肥和施用沼渣的蔬菜地土壤中仍有少量的抗生 素残留，并高于单施化肥的蔬菜地，这可能是生产商 品有机肥及用于沼气发酵的部分材料来源于畜禽养 殖场，在有机肥生产过程和沼气生产过程中这些抗生 素没有被完全降解而残留在有机肥及沼渣中。唐春玲 等^[11]测定表明，一些经过处理的有机肥中仍可残留少 量的抗生素。而在单施化肥的某些蔬菜地中也有少量 抗生素检出，这可能与这些蔬菜地历史上施用过含抗 生素畜禽粪或由其他途径导致抗生素污染有关，具体 原因有待进一步探讨。

表 2 不同施肥蔬菜地土壤样品中8 种抗生素检出率及其含量 Table 2 Concentrations of eight antibiotics in vegetable soils affected by fertilization methods

表选项

在各类施肥方式的蔬菜地中，抗生素的检出及残 留含量的变化趋势较为相似，均以土霉素为最高，磺 胺嘧啶最低，四环素类抗生素的残留含量明显高于磺 胺嘧啶类抗生素。 3 讨论

蔬菜是我国居民的重要食品，其质量的优劣直接关系到人们的身体健康，因此蔬菜地土壤污染问题已 引起人们广泛的关注。一般来说，蔬菜中的有毒或有 害物质主要来源于土壤，而土壤中的污染物与土地经 营、管理方式及周围环境密切相关。其中，化肥、农药 等的施用及工业废弃物的排放是土壤中污染物积累 的重要来源。与重金属不同，农田土壤中的抗生素来 源较为单一，主要来源于畜禽粪等有机肥的施用和污 水的灌溉^[1]，因此，畜禽粪便的施用频率、畜禽粪便中 抗生素的残留水平直接影响进入农田抗生素的数量， 从而影响农田中抗生素的积累。国内外的研究表明， 畜禽粪便中抗生素的残留已是较为普遍的现象。Zhao 等^[12]对中国8 个省份的大型畜牧及家禽养殖场采集 了143个畜禽粪便样品检测发现，在猪、牛粪便中环丙 沙星、恩诺沙星及四环素的含量都达到几十mg·kg^-1； 鸡粪中残留的恩诺沙星量可高达1 420.76 mg·kg^-1[13]； 邰义萍等^[14]、沈颖等^[15]、胡献刚等^[16]的研究也发现我国 不同地区的畜牧粪便中都有不同浓度的抗生素检出； 我国东部大型规模化养猪场的猪粪中土霉素最高检 出量达354 mg·kg^-1[17]。这些含高量抗生素的畜禽粪便 施入土壤后可导致抗生素在土壤中的残留。Aga 等^[18] 对抗生素在动物-粪便-土壤中的迁移研究表明，长 期施用含抗生素粪肥可导致土壤中抗生素残留，其检 测到的土壤中残留的抗生素浓度达到0.1~2 683 μg· kg^-1。张慧敏等^[8]对浙北地区41 个施用过畜禽粪便的 农田土样的检测结果表明，表土层土霉素、四环素和 金霉素的平均残留量分别是0.350、0.107 mg·kg^-1 和 0.119 mg·kg^-1，检出率均在90%左右，分别是未施用畜 禽粪便的农田中抗生素浓度的38、13、12 倍。Oster原 mann 等^[19]检测出北京郊区表土中磺胺类抗生素、金 霉素和恩诺沙星浓度分别达110、111 μg·kg^-1 和62 μg·kg^-1。Mart等^[20]和Karci 等^[21]分别在澳大利亚和土 耳其施用过粪肥的土壤中检测到四环素类、磺胺类和 甲氧苄氨嘧啶及氟喹诺酮类等化合物的残留。本研究 检测出的土壤中抗生素残留水平在0~1 420.96 μg·kg^-1 之间，平均为101.31 μg·kg^-1，在以上文献报道的范围 之内。

由于各地养殖业中使用的抗生素种类差异及各 类抗生素在环境中的稳定性不同，农田施用含抗生素 的畜禽粪便后残留在土壤中的抗生素组成也存在地 区性的差异。本研究检测的土壤中抗生素主要为四环 素类抗生素，这可能与研究区养殖业中普遍施用四环 素类抗生素及土霉素等抗生素在土壤环境中较为稳 定有关。据国内外文献，四环素类抗生素在各种环境 土壤中普遍存在，但不同地区土壤中的残留有很大的 变化。据报道^{[22, 23]}，土壤中不同种类抗生素的质量浓度 在0.1~2 683 μg·kg^-1范围内，其中以土霉素的残留量 最大，可达2 683 μg·kg^-1。赵娜^[24]对珠三角地区4 种 不同类型的菜地土壤中四环素类和磺胺类抗生素的 检测发现，土壤中四环素类抗生素的平均含量高于磺 胺类，并且养猪场菜地土壤中残留的抗生素明显高于 无公害蔬菜基地、普通蔬菜基地及绿色蔬菜基地。潘 霞等^[25]对浙江富阳和余杭等地施用有机肥的设施菜 地土壤进行分析发现，各土壤样品中的四环素类抗生 素含量最高，占各类抗生素总含量的86.7%。Ham原 scher 等^[26]检测到土壤中四环素和金霉素的残留分别 为86.2~199 μg·kg^-1和4.6 ~ 7.3 μg·kg^-1。此外，Hu等^[27] 检测到中国北方土壤中四环素和金霉素的残留质量 浓度分别为20.9 ~ 105 μg·kg^-1和33.1 ~ 1 079 μg·kg^-1。 Aust 等^[28]研究发现加拿大土壤中四环素的浓度为52.0 μg·kg^-1。

抗生素属于有机化合物，其在一定条件可发生降 解。本研究结果表明，虽然商品有机肥、沼气发酵的部 分原料也来自畜禽养殖业，但施用商品有机肥和沼渣 的蔬菜地土壤中抗生素的残留明显低于施用畜禽粪 的蔬菜地，这说明在商品有机肥制备过程中和沼气发 酵过程中原料中的抗生素大部分已发生降解，因此， 在畜禽粪便农用前对其进行必要的处理是减免农田 土壤抗生素污染的有效途径。但由于处理技术的局 限，目前有机肥生产过程中对于抗生素的去除还不够 完善，导致所售有机肥中仍有大量的抗生素残留，因 而含有抗生素的商品有机肥也可能是农业土壤中的 抗生素的重要来源。据唐春玲等^[11]报道，上海地区市 售40 种有机肥中均存在不同含量的四环素类抗生素 残留。我国现行的有机肥标准（NY 525—2012）至今未 将抗生素残留指标列入其中。因此，有必要通过研究 在有机肥的标准中补充有关抗生素的残留限定值，这 对提高有机肥的质量和维护生态环境安全具有重要 意义。 4 结论

研究结果表明，浙江省蔬菜地土壤中残留的抗生 素以土霉素为主，其残留的平均含量占8 种抗生素残 留总量平均值的67.03%。各种抗生素的检出率和平 均残留含量由高至低依次为：土霉素>磺胺二甲嘧啶> 恩诺沙星>四环素>磺胺甲噁唑、泰乐菌素>金霉素> 磺胺嘧啶；四环素类抗生素>磺胺类抗生素。各类抗生素的检出率及残留含量均呈现出施用畜禽粪的蔬菜 地>施用商品有机肥的蔬菜地>施用沼渣的蔬菜地> 单施化肥的蔬菜地。研究认为，畜禽粪是蔬菜地土壤 抗生素的主要来源，商品有机肥和沼渣的施用对蔬菜 地土壤中抗生素的残留也有一定的贡献。建议畜禽粪 在施用前对其进行堆肥处理，以减免抗生素进入农 田、污染生态环境。