、抗生素是一类由真菌、放线菌、细菌在其代谢过程中产生的具有杀灭或抑制他种生物（主要是微生物）功能的化学物质，数十年来已被大量应用。然而，抗生素进入环境却会对生物造成深远的影响，如何去除抗生素的残留引起许多国家的关注。
由于抗生素在环境中主要发生生物降解，具有抗性的微生物菌株则发挥主要功效，因此，利用微生物技术处理抗生素残留污染就成为研究热点。
抗生素污染不容小觑
抗生素主要包括β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、链霉素和氯霉素五大类，能在不同程度上起到抑菌、抗菌和杀菌作用。以用途来分，还可分为人用和兽用两种。
20世纪40年代以来，抗生素在作为药物治疗动物疾病的同时，也被用于饲料的添加剂以促进动物的生长。
其中，四环素类抗生物是兽药抗生素中最主要的一类，因其广谱性、质优价廉等优点成为我国畜牧饲养业中使用量最大的一类抗生素。
然而，有研究表明，四环素类抗生素进入动物体内后并不能够被完全吸收，约75%以原型或母体化合物的形式排出体外。
由于此类抗生素结构复杂、生物降解困难且水溶性较好，很容易在环境中存储和积累。这些抗生素进入环境中会对微生物及植物种群产生严重影响，进而对人类的健康、生存造成危害，因此被视为重要的污染物。
而其他农用、兽用抗生素在应用后也均存在残留和环境污染问题。
微生物降解成热点
目前，对抗生素污染的处理方法主要分为非生物降解和生物降解两种。
非生物降解方法多为物理或化学手段，包括光解、水解和氧化降解等，其优点是反应迅速、去除率高。但近些年国内外均有研究表明，应用于抗生素降解中的化学材料对环境也存在一定程度的毒副作用。
不过，以往传统的单一处理方法已很难解决日益复杂的环境问题，越来越多的生物组合处理技术应运而生。探寻新型抗生素降解方法，利用生物吸收或降解抗生素成为当前的研究热点。
生物降解的主要方式为微生物降解、植物降解以及植物—微生物复合降解。抗生素进入环境中最主要的降解途径就是微生物降解，能够发生降解的主要原因是抗药细菌或真菌的作用。
微生物降解按照参与反应的微生物种类可以分为单一菌株降解和复合菌系降解。
已有报道显示，光合菌、乳酸菌、放线菌、酵母菌、发酵丝状菌、芽胞杆菌和硝化细菌等单一菌株都具有降解抗生素的功能。另外，也可以利用复合菌系处理抗生素污染，例如通过堆肥技术处理含有抗生素的有机固体废弃物，使有机固体废弃物转换成有用的物质和能源。
若按照生物处理技术手段，微生物降解则主要分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法、厌氧—好氧生物组合法以及固定化微生物处理法等。
常用的好氧技术主要包括活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、深井曝气法等；厌氧生物法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌，将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳；厌氧—好氧生物组合主要包括序批式活性污泥法反应器法、水解酸化—膜生物反应器法等。
另外，固定化微生物处理法是通过化学或者物理手段将功能微生物固定在载体上或定位局限于特定的空间区域内，并保持其生物活性，这也是近年来兴起的一种处理抗生素废水的方法。
问题待解
抗生素造成的环境污染已引起多国研究者的关注，其污染治理的方法也已展开研究，但仍然存在一些问题，需要进一步深入研究和探讨。
首先是急需筛选更多的高效降解抗生素的微生物菌株。以四环素类抗生素为例，作为抗生素污染的主要来源之一，已报道的能够对其降解的微生物菌株十分少见，为此，目前急需筛选更多的高效降解菌株。
不仅如此，由于单一的微生物处理技术有时很难满足复杂的环境需求，还应寻求更加高效、安全的复合方法来修复抗生素的污染。
另外，在已有的微生物降解抗生素的报道中，关于微生物菌株或是菌系的降解机制研究较少。常见降解机制为菌株或菌系可利用抗生素作为碳源进行降解利用，但从分子水平对降解机制进行分析较少，如抗性基因的分布、是否有胞外酶的作用等，这些都有待进一步研究，以更好地将其应用到相关领域。
最后还需要加强研究抗生素降解产物及环境效应。由于一些抗生素进入环境后的降解中间产物毒性往往远大于抗生素本身，抗生素作为难生物降解物质，一些条件下只依靠微生物很难将其完全矿化，有可能只是发生部分降解。
从目前的研究来看，研究者们往往只把目光集中在抗生素降解率上，而对于抗生素经相关微生物降解后的产物是什么、毒性如何都缺少相关研究。因此，还应对降解产物进行毒理分析，并进行风险评估。
（作者系福建师范大学生命科学学院教授）
《中国科学报》 (2014-11-25 第6版 生物)
