集约化水产养殖的快速扩张提高了对抗生素的依赖，以用于疾病预防与控制，进而对水生生态系统和公共卫生构成严重威胁。文献计量分析表明，水产养殖中抗生素抗性基因（ARGs）与抗微生物耐药性（AMR）研究持续受到关注，其中“One Health”理念尤为突出。本文综合当前关于水产养殖环境中抗生素环境归趋的认识，阐述其相关生态与人类健康风险，并总结潜在缓解策略。沉积物与悬浮颗粒物（SPM）既可作为抗生素的汇，也可作为其次生来源，从而促进ARGs的传播，并最终导致其在养殖动物体内累积，且可能造成人体暴露。当前AMR风险评估方法，如耐药性选择风险商（RQs）、ARGs–可移动遗传元件（MGEs）–病原体关联分析以及风险分级框架，仍需整合ARGs表达数据与实验验证，以提高评估准确性。此外，不同地区在抗生素治理和最大残留限量方面存在显著差异，反映出各国监管实践缺乏一致性。研究指出，应加强国际合作：发达国家在强化本国监管的同时，应通过技术转移、专家交流与数据共享支持发展中国家。未来研究应进一步关注多环境介质在驱动AMR中的作用，并开发经济可行且环境可持续的控制策略。总体而言，本综述在“One Health”理念下，为理解抗生素与AMR的归趋、风险及应对措施提供了综合性视角。
1. Introduction
本文首先指出，全球优质蛋白需求持续增长推动了水产养殖业快速扩张，使其成为动物性食品生产中增长最快的部门之一。然而，这种扩张高度依赖高密度集约化养殖模式，易引发病原体扩增并提高养殖动物的疾病易感性。为降低疾病风险，抗生素被广泛用于治疗和预防。研究进一步强调，仅有部分投喂抗生素可被养殖动物吸收，约25%–75%会以母体化合物或具有生物活性的代谢物形式经粪尿排出，进入养殖环境。进入环境后的抗生素可在水体中扩散、转化，并通过吸附作用向沉积物迁移。作者特别强调，悬浮颗粒物（SPM）在抗生素迁移再分配中的作用长期被低估，其中微塑料（<5 mm）与颗粒有机物（POM）是关键组成。二者具有较高比表面积、广泛分布与较强迁移性，既可吸附抗生素，也可能被养殖动物摄入，从而增强抗生素生物可利用性。同时，持续存在的抗生素残留会对微生物群落施加选择压力，促进抗生素抗性基因（ARGs）和抗性细菌（ARB）的增殖，并通过食物网放大食品安全与公共健康风险。文章由此提出研究空白：不同养殖模式下抗生素与AMR环境行为差异尚缺乏系统评估，尤其是SPM在其中的作用需要深入研究。
2. Bibliometric analysis
本节采用文献计量学方法对2015年1月至2025年12月间“Web of Science”数据库中关于“aquaculture”“antibiotic”“antibiotic resistance genes”的研究进行分析，共纳入1618篇英文文献，包括研究论文与综述。利用CiteSpace软件构建关键词共现网络和国家合作网络。结果显示，“抗生素抗性基因”和“抗生素耐药性”是过去十年最核心的研究主题；时间线分析进一步表明，“疾病抗性”“噬菌体疗法”“生物膜形成”等主题长期活跃。值得注意的是，“One Health”主题自2023年至2025年出现频率逐步增加，反映出水产养殖抗耐药性研究正在由单纯环境维度转向动物健康与人类健康的综合联动框架。国家分布方面，中国发文量最高，其次为印度和美国。该节说明，随着水产养殖所面临的生态与公共卫生挑战日益复杂，围绕抗生素和AMR开展跨区域、跨学科研究具有明显必要性。
3. Antibiotic use in aquaculture
本节系统梳理了水产养殖中抗生素的使用背景、类型、施用途径与监管现状。作者指出，集约化养殖通常伴随高放养密度和较弱生物安全管理，加之pH、温度、水流和溶解氧等水质波动，容易削弱养殖动物免疫防御，使其更易感染病原体。因此，养殖实践常借鉴陆生畜牧业模式，将抗生素用于疾病预防和治疗。对于鱼、虾、蟹等免疫能力有限的养殖对象，预防性用药尤为常见；更值得警惕的是，一些抗生素还被作为促生长剂使用。当前常见药物类别包括磺胺类、四环素类、喹诺酮类、大环内酯类、氨基糖苷类和β-内酰胺类。给药方式以拌饵投喂为主，幼体阶段或严重感染时也可采用药浴和注射。尽管多个国家和地区已建立抗生素管理政策与最大残留限量，但不同国家对同一药物的残留标准差异较大，显示风险评估逻辑和监管重点并不一致。与此同时，法规存在并不必然意味着养殖实践中的有效执行，特别是在部分中低收入国家，非处方销售普遍、监管体系碎片化、执法能力有限，导致抗生素滥用与残留问题持续存在。
4. Environmental fate of antibiotics in aquaculture
4.1. Antibiotic migration
作者认为，水产养殖环境中抗生素迁移主要包括扩散、吸附与生物累积。水溶性较强的抗生素在水体中的初始分布主要受扩散和水动力过程控制；而疏水性较强的抗生素则更易通过吸附富集于固相介质，其行为与辛醇-水分配系数、分配常数（K
d）等理化性质密切相关。四环素类和氟喹诺酮类通常表现出较高沉积物亲和性，因此在沉积物中的浓度常比水体高1–3个数量级。值得强调的是，SPM中的抗生素浓度甚至可能高于沉积物颗粒，提示SPM是关键载体。POM因其复杂有机组成、丰富官能团和高比表面积而具有较强吸附能力；微塑料虽起始吸附能力受材料性质限制，但经老化后表面粗糙度和含氧官能团增加，反而可能增强其对抗生素的吸附。粒径减小通常意味着比表面积增加和环境迁移性增强，也提高了被水生生物摄食的概率。文章还指出，粒子结合态抗生素的归趋受环境条件变化显著影响，沉降、再悬浮和解吸过程可使沉积物与SPM在“汇”和“次生源”之间动态转换。总体上，SPM尤其是POM在抗生素迁移、生物可利用性提升和暴露风险放大中的作用应受到更多关注。
4.2. Antibiotic transformation
本节讨论抗生素在养殖环境中的转化过程，涵盖非生物转化与生物转化。光解是重要降解途径之一，包括直接光解与由溶解性有机质（DOM）介导的间接光解。不同抗生素种类对光解敏感性不同，并受光照强度、pH、温度和分子结构影响。水解则主要作用于含有易水解官能团的抗生素，β-内酰胺类尤为典型。相比之下，氟喹诺酮类和磺胺类在一般环境条件下较耐水解。作者指出，高密度养殖中呼吸作用和有机质输入会改变溶解碳与pH，从而间接调节光解和水解过程。对于沉积物中吸附固定的抗生素，由于缺光与交换受限，其光解和水解显著受阻。络合与氧化过程则可能在一定程度上突破这些限制，例如金属离子与抗生素形成络合物后可改变其结构稳定性，促进降解。生物降解方面，细菌、真菌和藻类均可参与抗生素矿化、解毒或共代谢转化。不同药物类别可生物降解性差异显著：氟喹诺酮类较难降解，而部分磺胺类、四环素类、大环内酯类和β-内酰胺类在适宜条件下可被降解。不过，文章同时提醒，抗生素降解并不必然等同于风险消除，因为降解过程可能产生毒性不低于甚至高于母体化合物的转化产物，且降解过程中的选择压力仍可能促进耐药基因扩增。
5. Mechanisms underlying the occurrence and dissemination of AMR in aquaculture
本节从遗传学层面解析AMR在水产养殖中的发生与传播机制。作者指出，AMR的形成既源于基因突变，也依赖基因转移，包括垂直基因转移（VGT）和水平基因转移（HGT）。持续抗生素选择压力可诱导细菌基因组发生点突变、插入或缺失，促使ARGs获得或过表达，并通过VGT在后代中稳定遗传。而HGT则借助可移动遗传元件（MGEs）推动ARGs在不同分类单元间快速传播。其主要路径包括转化、转导、接合，以及近年受到关注的胞外囊泡介导传递。环境介质对这些过程具有重要调控作用：水体中的胞外DNA可短期保存并迁移；沉积物因细菌和抗生素富集，利于持续细胞接触与接合；养殖动物肠道作为高营养、高菌密度生态位，也显著促进耐药基因交换。SPM同样是关键微生物热点，微塑料表面生物膜可增强细胞接触并促进HGT，POM则通过提供碳、氮、磷等营养支持高密度异养菌群并提高代谢活性，从而驱动ARGs扩散。作者特别指出，小粒径微塑料和小粒径POM往往与更高ARGs、MGEs丰度及更频繁HGT相关。相较于微塑料，POM在耐药传播中的潜在作用研究仍明显不足，但其营养供给与分解特征提示其风险可能不低于微塑料。
6. Environmental dynamics of antibiotics and ARGs in aquaculture systems
本节比较了池塘养殖、网箱养殖、循环水养殖系统（RAS）和综合多营养层次养殖（IMTA）中抗生素及ARGs的环境动态差异。池塘养殖属于相对封闭系统，水体交换有限，抗生素和ARGs易在水体和沉积物中积累，未摄食药饵和排泄物进一步增加沉积物负荷。RAS通过机械和生物过滤维持水质，具有较高资源利用效率和较低外排污染，但其高度封闭特征也可能导致抗生素持续循环并强化微生物选择压力，生物滤池还可能成为ARGs热点。网箱养殖依赖开放水体自然交换，可稀释局部污染物，降低系统内部积累，但也为抗生素和ARGs向周边生态系统扩散提供通道；网箱表面生物膜还可能促进高风险ARGs富集。IMTA通过鱼类、滤食性贝类和大型藻类协同养殖实现养分循环，理论上可改善水质并从源头降低抗生素需求，部分研究观察到ARGs相对丰度下降，但其调控机制仍缺乏充分证据。此外，提取性养殖生物在吸收营养盐的同时，也可能摄取并累积抗生素。总体而言，不同养殖模式通过水交换强度、系统开放性与废物管理方式的差异，深刻影响抗生素和ARGs的迁移、累积与外扩散过程，因此应实施模式特异性的治理策略。
7. Risks of antibiotics and associated AMR in aquaculture
7.1. Ecological risks to aquatic organisms
作者指出，抗生素在抑制病原菌方面具有明确作用，但其持续和过量使用会对水生生物造成急性与慢性毒性，包括发育迟缓、死亡率上升、肝胰腺损伤、氧化应激、肠道炎症和饲料转化率下降等。除直接毒性外，抗生素还会破坏宿主有益微生物群，导致肠道菌群失衡，增加机会致病菌定殖风险。环境层面，自由生活微生物和浮游生物也受到选择压力影响，进而可能扰动碳、氮、磷生物地球化学循环。同时，抗生素促进ARGs和ARB在养殖环境及动物肠道内扩增，并可在停药期之后继续维持其影响。若含抗生素残留和耐药决定子的养殖废水未经充分处理即排放，或用于农田灌溉，还会对邻近水域和土壤生态系统造成风险，包括降低土壤微生物生物量和多样性、增加农田ARGs丰度，并可能对作物萌发、生长、光合作用和氧化还原稳态产生不利影响。
7.2. Potential health risks to humans
在人类健康方面，文章认为日常低水平暴露未必立即引起明显毒性，但多国监测显示，水产品中多种抗生素残留频繁检出，且相当比例超过国家限量标准。长期摄入高剂量或多重残留抗生素可能扰动人体肠道菌群，诱发过敏反应、内分泌干扰，甚至增加致癌风险。除膳食途径外，养殖从业者因在抗生素施用过程中防护不足，还可能通过皮肤或呼吸道发生职业暴露。更重要的是，AMR并不局限于养殖场内部，ARGs和ARB可沿产业链和环境网络传播。宏基因组研究显示，养殖沉积物、养殖尾水和人体肠道微生物群之间存在较高耐药组相似性，提示生态连通性与潜在人群暴露风险。养殖环境中的非致病菌还可作为耐药基因库，通过接合等方式将质粒转移给人类致病菌，从而增加临床治疗失败风险。部分研究还发现，鱼类来源的Salmonella spp.和E. coli与人临床分离株在耐药谱和遗传特征上高度一致。养殖工人则因高频接触水体、生物及环境基质，面临更高直接暴露风险，并可能作为无症状携带者促进AMR在养殖系统与人类社区之间传播。
7.3. Risk assessment for AMR in humans
本节聚焦人类AMR风险评估方法。传统方法多采用耐药性选择风险商（RQs），将环境实测浓度或预测浓度与耐药性选择无效应预测浓度进行比值计算，以判断环境中抗生素诱导耐药选择的风险水平。但作者指出，这种方法未能纳入ARGs丰度、可转移性及其在不同微生物群落中的传播潜力，因此难以全面反映人类健康风险。随着高通量测序发展，宏基因组学结合共现网络与相关模型，可更细致解析ARGs、MGEs与病原体之间的关联，并揭示耐药决定子的扩散动力学。在此基础上，文中介绍了基于宏基因组的风险分级框架，可依据ARGs在人类相关环境中的富集程度、跨物种转移能力和是否存在于人类病原体中，将其划分为不同风险等级。然而，这类方法仍存在局限，例如无法判断ARGs是否处于主动表达状态，参考数据库完整性和注释流程差异也会影响定量准确性。作者建议，将宏转录组学（metatranscriptomics）与接合实验等功能验证方法纳入评估流程，并结合不同养殖模式、暴露介质和关键抗生素标志物，建立分层化、系统化的人类健康风险评估框架。
8. Control strategies for AMR
8.1. Sustainable antibiotic alternatives
本节总结了多种可持续抗生素替代方案。疫苗被视为减少抗生素依赖的关键措施，传统灭活疫苗和减毒活疫苗各具安全性与免疫原性特点，而亚单位疫苗和核酸疫苗则代表更高安全性和可控性的发展方向。文中指出，部分国家在鲑鱼养殖中推广疫苗后，抗生素使用显著下降，但当前商业化疫苗主要针对细菌和病毒，且在无脊椎养殖对象中的应用受限。益生菌、益生元和合生元则通过竞争性排斥、分泌抑菌物质、调节肠道环境和增强宿主免疫等方式改善健康状态，并有望替代部分抗生素功能。作者同时提醒，外源菌株与原生微生物群的相互作用仍需谨慎评估。噬菌体疗法因宿主特异性强、自我复制能力突出而备受关注，特别适用于幼体阶段病害控制，但其长期安全性、抗噬菌体抗性和潜在转导风险仍需深入研究。抗菌肽（AMPs）因广谱活性、易生物降解和环境残留低而具有良好前景，但成本高、环境稳定性不足和口服递送效率受限，限制了大规模应用。
8.2. Targeting MGEs to mitigate AMR
针对MGEs的控制被视为遏制ARGs传播的直接策略。纳米材料可通过破坏细胞膜、干扰蛋白与核酸功能以及诱导活性氧（ROS）生成实现抗菌，并可在一定程度上抑制质粒接合转移或诱导质粒丢失。然而，其生态毒性、环境稳定性及规模化应用成本是重要限制因素。基于质粒不相容性的策略通过引入具有相同复制和分配系统的次级质粒，干扰目标质粒稳定性，进而实现“质粒清除”，但在复杂水环境中受接合效率低、宿主范围窄和环境条件波动影响较大。CRISPR/Cas系统则可对耐药质粒进行序列特异性切割，从而降低ARGs传播，是极具前景的分子工具，但其递送效率、脱靶效应、细菌防御机制及复杂微生物群落中的应用稳定性仍有待突破。
8.3. Industry certifications
作者进一步指出，行业认证是促进抗生素规范使用的重要治理工具。ASC和BAP等国际认证体系将抗生素管理纳入环境责任、动物福利和食品安全评价指标。已有证据显示，认证实施与部分国家养殖虾、罗非鱼和巴沙鱼产品中抗生素残留降低相关，并提升了零售商和品牌加工商对认证产品的采购意愿。不过，小规模和中等规模养殖户因经济压力和技术资源不足，往往更倾向于追求短期产量，难以承担绿色转型成本。因此，文章建议针对小规模养殖建立更具可行性的国家标准，配套低成本生物安全措施、兽医服务和技术指导，并通过监管者、产业和科研界长期协作推进情境化治理。发达国家除强化本国监管外，也应通过技术转移、专家交流和数据共享支持发展中国家。
9. Future prospective
本节在“One Health”框架下提出未来研究与治理重点。作者认为，现有研究多停留于单一介质中抗生素残留或耐药性的孤立描述，缺乏多介质耦合视角。未来应重点推进以下方向：系统量化抗生素在水体、沉积物、养殖生物、微塑料和POM间的分配系数及其季节性驱动因素；阐明POM与抗生素共污染促进AMR产生与传播的机制；建立全球协调的水产品抗生素最大残留限量并与多组学和接合实验相结合以增强AMR风险评估稳健性；推进mRNA疫苗、益生菌联合体以及纳米材料、CRISPR/Cas、工程质粒等新技术开发；加强发展中国家小规模养殖的教育培训、兽医诊断和监管执法；通过改善水质、隔离消毒、IMTA和RAS等预防性管理措施降低疾病发生率和抗生素使用；建设开放共享监测数据库和国际协作平台，提升全球AMR监测透明度与协调性。
10. Conclusions
结论部分指出，抗生素在水产养殖中的持续过度使用，叠加监管不足和各国残留限量不一致，推动了其在环境中的长期存在以及AMR风险上升。沉积物和SPM既是抗生素的重要储库，也是次生释放源，能够促进ARGs的水平转移与垂直传递，并增加人类暴露可能性。不同养殖模式在水动力过程和管理方式上的差异，进一步塑造了抗生素和ARGs的环境动态。尽管基于宏基因组学的AMR风险评估取得进展，但ARGs表达状态和迁移能力方面的不确定性仍限制评估精度。疫苗被认为是当前最有效的减抗策略之一，而微生物组调控、噬菌体疗法、抗菌肽以及CRISPR/Cas和功能化纳米材料等新兴技术也展现出应用潜力。文章最终主张，在“One Health”框架下加强法规执行、统一残留标准、倡导负责任用药，并推动国际合作。
