2. 国家环境保护农药环境评价与污染控制重点实验室, 江苏 南京 210042
2. Key Laboratory of Pesticide Environmental Assessment and Pollution Control, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China
抗生素作为兽药和饲料添加剂广泛用于世界各国的畜禽和畜牧养殖业。据统计, 2003年英国累计出售456 t治疗用抗生素(其中87%~93%用于食品动物), 36 t抗菌生长促进剂成分[1]。2001年美国忧思科学联合会(UCS)的报告指出, 每年美国抗生素总用量超过1.6万t, 其中近70%以亚治疗剂量的方式使用[2]。欧盟国家使用的兽药主要是抗生素和杀寄生虫类药物[3], 抗生素类兽药约占所有兽药用量的70%以上。在丹麦, 每年兽药和饲料添加剂的消费总量为165 t, 其中100 t作为猪场的促生长调节剂, 45 t为治疗性药物, 10 t用于集约化渔场, 11 t用于家禽的疾病防治[4]。德国养殖业处方药物年用量达100 t, 欧盟抗生素年消耗量达5 000 t, 其中四环素类兽药用量达2 300 t[5]。我国是抗生素生产和使用大国, 年产量达14.7万t, 年使用量达16.2万t[6], 46.1%被用于畜禽养殖业, 抗生素及抗性基因污染问题与发达国家相比尤其突出。
抗生素药物大多不能被动物充分吸收, 通过动物排泄物直接进入土壤和水等环境介质中, 环境中抗生素的存在增加了环境微生物的进化选择能力, 从而导致大量携带抗性基因的耐药细菌出现。同时, 动物肠道内和粪便中含有丰富的耐药菌, 粪便用作肥料后增加了农田土壤中抗性基因的丰度。已有大量分子生物学研究证实, 这些细菌携带的抗性基因会在不同细菌间发生水平转移和传播, 从而不断导致抗性致病菌甚至超级细菌的滋生。兽用抗生素在环境中的暴露以及潜在的生态和人体健康危害成为近年来的研究热点, 引起国内外专家学者以及管理机构的重视。
笔者通过梳理国内外在兽药抗生素登记、使用、标准以及防控计划等各个环节的管理政策, 从不同角度提出我国兽药抗生素环境风险控制管理政策建议, 以期为我国抗生素的环境管理提供基础支撑。
1 国外兽药抗生素管理政策 1.1 登记环节美国的兽药管理由卫生、农业和环保等部门共同负责。食品及药物管理局(FDA)下设的兽药中心(CVM)是一个专门负责兽药管理的机构, 其职责是保证兽药、饲料、饲料添加剂以及兽用医疗器械等的安全性和有效性, 安全性包括对动物、人和环境的安全性。欧盟的兽药管理由欧盟委员会(COM)所属的与兽药管理有关的3个机构负责。其中, 欧洲兽药委员会(CVMP)负责兽药的技术事务管理和科学评价, 欧洲兽药委员会有由300多名专家组成的专家库, 专门负责对新兽药的安全性进行评价。澳大利亚的兽药管理由澳大利亚农药和兽药管理局(APVMA)负责, 管理特色体现在其兽用化学药品和农药合并管理的方式。
上述发达国家对于兽药的管理中, 安全性评价都涉及到了兽药对环境的影响评价, 登记注册要求中都包含兽药对环境影响的技术资料。美国FDA在借鉴农药风险评价的基础上分别制订了第89号指南《兽药产品的环境影响评价第Ⅰ阶段》(工业准则# 89, VICH GL6)[7]和第166号指南《兽药产品的环境影响评价第Ⅱ阶段》(工业准则#166, VICH GL38)[8], 指导兽药上市前的环境安全评估; 欧盟兽医药品法典(欧洲议会和理事会指令2001/82/EC)规定, 兽药生产商申请兽药上市前, 需提供详细的兽药环境行为和生态毒理学研究数据, 按照欧洲药品评估机构(EMEA)以及CVMP提出的兽药风险评估技术导则〔《兽药产品的环境影响评价第Ⅰ阶段》(CVMP/VICH/GL6), 《兽药产品的环境影响评价第Ⅱ阶段》(CVMP/VICH/GL38)[10]〕, 进行基于模型预测的多层次生态风险评估, 为兽药的环境管理提供依据。可见, 发达国家对兽药登记中的环境风险的控制有极其严格的要求。
1.2 使用环节鉴于滥用抗生素潜在的弊端和危机, 许多国家和地区都禁止或限制了抗生素在饲料中的添加。1986年, 瑞典全面禁止在畜禽饲料中使用抗生素, 成为第1个不准使用抗生素作为饲料添加剂的国家。1997年, 欧盟决定所有欧盟成员国禁止使用阿伏霉素作为饲料添加剂。1999年7和9月, 欧盟决定所有欧盟成员国禁止使用泰乐菌素、螺旋霉素、杆菌肽和维吉尼亚霉素4种抗生素饲料添加剂。从2006年1月1日起, 欧盟禁止黄霉素、效美素、盐霉素和莫能霉素最后4种抗生素作为促生长饲料添加剂使用。至此, 欧盟药品委员会严禁在动物饲料中添加各种抗生素作为“动物生长促进剂”, 违反规定将重罚。
1.3 标准体系目前, 在不同国家的环境质量标准与排放标准中还未体现抗生素指标, 这是由于抗生素为新兴污染物, 而且抗生素在发达国家的污染问题并不像中国等亚洲国家如此突出。美国环保局(USEPA)发布的《饮用水优先控制污染物名录第三版》[11]中, 已将抗生素红霉素列入其中, 预计会在饮用水水质标准中引入抗生素指标。USEPA对抗生素等建立了污水、污泥和沉积物等介质中的分析方法[12], 旨在为后续的环境监测与风险评估提供基础的监测支撑。
1.4 控制细菌耐药全球行动计划自世界卫生组织(WHO)于2014年提出《控制细菌耐药全球行动计划》以来, 多个国家纷纷发布了相应的国家行动计划, 以应对“紧迫而严重的”的细菌耐抗生素威胁。美国于2015年3月发布了《抗击耐药细菌的国家行动计划》(National Action Plan for Combating Antibiotic-Resistant Bacteria), 该计划强调联邦政府和相关机构必须采取重要措施, 以解决耐药性细菌增加的问题。日本于2016年4月1日首次提出一份有关严格控制抗生素使用的行动计划, 目标是到2020年将抗生素的用量减少三分之一。一些抗生素生产、使用量均很大的亚洲国家(印度、泰国、越南和韩国等)都在降低细菌抗生素耐药风险方面采取了一系列措施。这些行动计划的出台, 势必会导致各国出台抗生素管控政策, 而关于抗生素环境风险控制的技术政策也会相继出台。
2 我国兽药抗生素管理政策 2.1 登记环节目前, 我国农业部负责全国的兽药监督管理工作, 具体由农业部兽医局药政药械处负责, 中国兽医药品监察所兽药评审中心承担日常兽药登记管理工作。根据现行颁布的《兽药管理条例》和《兽药注册管理办法》, 只有申请注册新兽药和进口兽药需要提供兽药的环境影响资料, 而这项资料大多只是通过文献查阅等形式获取, 资料的审查也没有环境部门的专家参与; 对于已有国家标准的兽药, 申报时需填写《兽药注册申请表》, 申请内容中完全未涉及到环境影响的监管。正因如此, 环保部门对兽药的生产、使用没能进行有效的监管。
2.2 使用环节我国兽药抗生素的使用类型主要为感染疾病治疗药物以及促进生长的饲料添加剂。《中华人民共和国兽药典(2010版)》共收载兽药化学药品、抗生素、生化药品原料及制剂共592种, 中药材及成方制剂1 114种, 生物制品123种。1994年农业部发布的《饲料药物添加剂允许使用品种目录》包括94种药物, 其中12种为抗菌促生长剂。随着近年来养殖业抗生素滥用问题的曝光, 农业部等多个部门意识到人兽共用药物问题的潜在危害性。2015年9月1日, 农业部公告(第2292号)发布在食品动物中停止使用洛美沙星、培氟沙星、氧氟沙星和诺氟沙星4种兽药的决定, 认为其可能对养殖业和人体健康造成危害或者存在潜在风险。
2.3 标准体系目前, 我国的环境质量标准与排放标准中仍未体现抗生素指标, 但是由于我国抗生素污染问题较为突出, 关于抗生素环境危害评估以及风险管理的呼声越来越高。2016年, 环境保护部立项了国家环境保护标准项目“抗生素环境风险控制标准体系研究”, 旨在梳理抗生素环境管理政策, 搭建抗生素环境管理体系框架。《畜禽规模养殖污染防治条例》第二十条规定:向环境排放经过处理的畜禽养殖废弃物, 应当符合国家和地方规定的污染物排放标准和总量控制指标。畜禽养殖废弃物未经处理, 不得直接向环境排放。然而, 现行GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》规定的污染物控制项目包括生化指标、卫生学指标和感官指标等, 都属于常规评价指标, 而没有针对抗生素抗性基因的特征性指标。因此, 养殖场的粪便及污水处理方式一般都未考虑抗生素及抗性基因的去除。2016年9月17日, 国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会批准发布了GB/T 32951—2016《有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定高效液相色谱法》, 该标准于2017年3月1日起实施。这是中国首次发布肥料中抗生素残留检测方法的国家标准, 为在有机肥料产品质量指标中设定抗生素残留限值提供了技术支撑。
2.4 遏制细菌耐药国家行动计划2016年8月25日, 我国国家卫生和计划生育委员会、国家发展和改革委员会、环境保护部和农业部等14个部门联合印发了《遏制细菌耐药国家行动计划(2016—2020年)》, 其目标为从国家层面实施综合治理策略和措施, 对抗菌药物的研发、生产、流通、应用和环境保护等各个环节加强监管, 加强宣传教育和国际交流合作, 应对细菌耐药带来的风险挑战。该行动计划中明确提出了有关环境保护的相关工作。
在该行动计划的“三、主要措施”中有4项措施提到了抗生素环境风险控制的内容。包括:“(一)发挥联防联控优势, 履行部门职责。环境保护部门加强抗菌药物环境污染防治工作, 加强抗菌药物环境执法和环境监测能力建设, 加快抗菌药物污染物指标评价体系建设”; “(二)加大抗菌药物相关研发力度”中“4.开展抗菌药物环境污染控制研究, 进行抗菌药物污染治理技术、抗菌药物在水环境和土壤中的去除以及修复技术等研究”; “(三)加强抗菌药物供应保障管理。1.完善抗菌药物注册管理制度。研究建立抗菌药物环境危害性评估制度, 在医药、兽药、肥料注册登记环节, 开展药物的环境危害性评估”; “(七)加强抗菌药物环境污染防治。从规划及规划环评角度严格抗菌制药企业选址, 同时新、改、扩建抗菌制药项目必须严格执行环境影响评价制度。加快抗菌药物污染物指标评价体系建设, 就抗菌药物环境污染问题有针对性地加强环境执法以及水、土壤、固体废物等抗菌药物监测技术方法和规范等能力建设。开展抗菌药物可能的生态环境影响相关科研工作, 研究抗菌药物环境污染的防治措施, 推动抗菌药物废弃物减量化”。
3 国内外兽药抗生素管理政策的对比分析综上所述, 国内外对兽药抗生素的管理政策相比，涉及到环境监管的部分差异较大, 具体异同点总结见表 1。从表 1可知, 在登记环节, 国外关注兽药抗生素的环境风险评估, 而我国基本未关注环境影响; 在使用环节, 欧盟禁用了全部抗生素作为饲料添加剂, 我国允许部分抗生素作为促生长剂, 但禁用了喹诺酮类药物兽用; 在标准体系方面, 美国筛选了抗生素指标作为其优先控制污染物, 并已发布抗生素环境监测标准, 而我国正在制定抗生素环境风险控制标准体系, 并已发布首个肥料中抗生素残留检测方法的国家标准; 在行动计划方面, 我国与其他国家一样, 积极响应WHO出台的《控制细菌耐药全球行动计划》, 出台了国家行动计划。
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表 1 国内外兽药抗生素环境管理政策异同点总结 Table 1 Similarities and differences of policies for environmental management of veterinary antibiotics at home and abroad |
虽然指导兽药的合理使用是农业部门的主要职责, 但是, 抗生素的使用或者添加剂的选择都会对后续抗生素/抗性基因的环境暴露及其生态影响发挥重要作用。例如, 金属(如铜、锌和砷)通常在动物饲料中用作添加剂。由于抗生素耐药性也可由金属共选择产生, 显然用金属来替代抗生素会使抗生素耐药性加剧。此外, 金属(特别是铜)可以在农业土壤中蓄积, 因此相较于更易分解和/或螯合的抗生素残留物, 在施用粪肥的土壤中金属是更强的抗生素耐药性长期选择剂。然而, 受制于环保部门对兽药管理没有直接的行政渠道, 我国畜禽养殖业向环境中排放的抗生素/抗性基因种类与数量完全不可控制。因此, 建议建立跨环保、农业、卫生和质检等部门的联合工作机制, 通过加强宣传等方式指导养殖户科学合理地使用抗生素及其替代品, 定期抽查养殖场所用的饲料与抗生素药物, 严格控制养殖场使用抗生素的种类和用量, 从源头控制抗生素抗性基因的来源。
4.2 制定兽药抗生素环境风险评估导则, 从登记环节规避污染国外主要采用风险评估和控制的方法对抗生素类污染物进行有效的环境管理。我国可参照国际兽药协调委员会(VICH)制定的《兽药的多层次风险评估导则》和国际食品法典委员会制订的《食源性抗菌剂耐药性风险评估指南》, 立项制定《兽药抗生素环境风险评估导则》, 规范和指导兽药抗生素环境管理工作。但导则的制订需要一些相关研究项目和成果作为支撑和前提条件, 包括:识别环境中抗生素及抗性基因的主要来源, 研究和初步掌握我国环境中抗生素及抗性基因的分布特征; 整理完善相关毒性研究结果等。
4.3 加快制定粪便和污水中抗生素/抗性基因的控制标准, 从使用末端消除污染动物粪便是抗生素/抗性基因进入环境的主要媒介, 如何控制粪便中抗生素/抗性基因的含量, 如何阻断粪便中的污染物直接进入水体环境是减控养殖场抗生素/抗性基因环境污染的有效途径。我国《畜禽规模养殖污染防治条例》和《畜禽养殖业污染物排放标准》是环境保护部发布的关于养殖业污染控制的法规与标准, 虽然条例第二十条规定:向环境排放经过处理的畜禽养殖废弃物, 应当符合国家和地方规定的污染物排放标准和总量控制指标, 畜禽养殖废弃物未经处理, 不得直接向环境排放。然而, 现行《畜禽养殖业污染物排放标准》规定的污染物控制项目没有针对抗生素抗性基因的特征性指标。
《畜禽养殖业污染物排放标准》修订时考虑过添加抗生素指标, 但是由于目前缺乏抗生素的基准值, 也缺乏其他国家的参考值, 因此无法直接制定抗生素的环境质量标准及排放标准。然而, 抗生素的环境污染是我国比较特殊且严重的污染问题, 其他国家在抗生素生产、使用量都不大的情况下未开展制定抗生素的基准, 并不代表我国不需要研究制定抗生素的基准与标准。因此, 建议尽快组织制定《抗生素类污染物基准制定指南》, 确定各类抗生素的基准值。
《畜禽规模养殖污染防治条例》鼓励固体粪便再生利用为有机肥, 目前关于动物粪便的无害化处理一般遵照GB 7959—2012《粪便无害化卫生标准》中的高温堆肥和沼气发酵卫生标准。该标准中同样未涉及到抗生素/抗性基因指标。建议环保部门应在有机肥生产技术规范中提出环保要求, 在肥源营养元素保证的前提下对消除抗生素抗性基因的关键处理环节进行技术规定。
4.4 加强含有抗生素的粪便处置与管理, 限制抗生素/抗性基因的环境溢出研究表明, 抑制动物粪便的环境溢出是控制抗生素/抗性基因污染的可行措施, 它还有利于养分管理及土壤与水质保护。抑制措施包括预防氧化塘溢出和渗漏、控制地表径流及限制动物养殖场的泥沙侵蚀和搬运作用。地表径流可以通过改进粪便收集和增加存储容量来限制, 仅在作物对水和养分需求很高时允许对土壤施用粪肥。就控制而言, 长期储粪是有益处的, 并可能降低抗生素残留和耐药细菌的传播。采用粪便分离技术通过筛选、过滤或沉淀等过程, 可将粪便泥浆中的固态物浓缩, 还可减缓抗生素残留和抗性基因的释放。粪便分离的益处包括减少养分含量、增加储能、改善生物处理方法以及减少异味。
4.5 推广生态有机农业的开展保持动物的健康是减少抗生素使用的一个重要途径。研发并采用诸如低饲养密度和改善营养状况的最佳管理方法, 有助于控制农场里的传染病。最近一项有关犊牛代乳品中抗生素改良的研究发现, 低剂量抗生素在小牛得到高营养摄入时并没有提供额外的健康益处。发展专业成熟的有机养殖业是减少抗生素使用的最重要因素。
5 结语抗生素耐药最终影响人类健康, 该问题已经引起国际社会的高度关注, 但造成细菌耐药的因素及其后果却超越了卫生领域范畴, 给人类社会带来了生物安全威胁加大、环境污染加剧以及经济发展制约等不利影响。我国是抗生素的生产和使用大国, 兽药抗生素在农业养殖领域的使用在防治动物疫病提高养殖效益中发挥了重要作用, 但是兽药抗生素使用造成的环境中抗生素抗性基因传播扩散问题日益突出, 已到了不得不监管的地步。欧盟、美国和澳大利亚等发达国家和地区对兽药的环境管理配套了系统的法规政策, 通过兽药登记的环境影响评价开始进行源头污染控制, 通过限制动物生产中抗生素的使用和类型控制农用抗生素及其抗性基因的释放, 通过构建兽药监测、评估标准体系完善管理支撑。而我国对于兽药的管理仅局限于监控动物食品中兽药残留水平, 在兽药的环境管理方面与发达国家存在着非常大的差距。为此，笔者提出了我国兽药抗生素环境风险控制管理的政策建议。
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