水環境中抗生素環境污染現狀及治理方法研究進展

(樂山師范學院化學學院 四川 樂山 614000)

引言

抗生素作為一類能夠抑制微生物活性的化合物，在促進畜禽養殖業發展方面做出了突出的貢獻，但抗生素濫用現象也帶來了一系列環境問題。研究發現環境中存在的殘留抗生素仍具有一定的抗菌活性，會誘導環境中耐藥性致病菌的出現，從而對人類健康和生態環境產生威脅[1]?？股匾殉蔀橐活悅涫車鴥韧猸h境領域研究人員重視的新型污染物，成為研究人員關注的熱點。

一、國內外水環境中抗生素污染現狀

(一)國內水環境抗生素污染現狀

近幾年來廣大研究人員對水環境中抗生素污染現狀的調查研究表明我國地表水、地下水不同程度的抗生素污染現象。劉昔等人[1]對我國長江三角洲、珠江三角洲、黃河三角洲、江漢平原、巢湖流域等地區水環境的抗生素污染現狀進行了調查研究，檢出了17種抗生素殘留物，總含量在119.6～894.6ng/L。Zhang等人[2]揭示了我國環境中主要的抗生素類型及抗生素污染的空間分布狀況，東部沿海的珠江流域檢出濃度超過1000ng/L的阿莫西林、氟洛芬等7種抗生素。Hu等人[3]對我國天津市有機蔬菜基地的地下水抗生素污染水平進行檢測分析，檢測結果表明在地下水中含有多種抗生素殘留物，磺胺類抗生素含量達78.3ng/L。

(二)國外水環境抗生素污染現狀

與我國抗生素的生產和使用情況相比，國外抗生素的產量和使用量均遠低于我國，但在水環境中仍檢測到了不同種類的低濃度抗生素殘留物。Lindsey等人[4]對于美國華盛頓州的地下水的抗生素進行檢測，在河流中檢測出濃度大約為220ng/L的磺胺甲基異唑。Hirsch等人[5]在污水處理廠周圍的廢水中檢測出濃度高達50和20ng/L的四環素和青霉素。

二、水環境中抗生素的環境行為

抗生素在水環境中的遷移包括吸附作用，生物性遷移等?？股匚侥芰娙酰瑳Q定抗生素在水環境中遷移的難易程度。生物性遷移是指水環境中的抗生素可積累于魚蝦等生物體內或被其水生植物吸收，富集的過程是通過食物鏈實現的?？股氐霓D化主要有生物轉化和非生物轉化兩大類。其中生物轉化作用是水環境中抗生素殘留物降解的主要行為。非生物轉化行為則主要有水解和光解兩種方式。光降解按照機理不同分為直接光降解與間接光降解。水解行為是指抗生素進入水環境后通過水解作用對自身進行降解的行為。

三、水環境中殘留抗生素污染治理方法

(一)吸附

吸附法的優點有操作簡便、成本低、效率高、無高毒性副產物風險等。巢艷紅[6]設計合成了類石墨烯型氮化硼(g-BN),研究這種新型吸附劑對水中抗生素的吸附性能。實驗通過一系列的吸附-脫附表征顯示合成的g-BN是B、N兩元素構成的具有六方蜂窩狀準二維片層結構的類石墨烯型少層材料,其比表面積遠大于商品級氮化硼，對抗生素具有更好的吸附性能。Chen[7]等人用AlO2來吸附四環素類抗生素，結果表明吸附率均達到50%以上，但是，在吸附過程中，AlO2會有催化劑的作用，使污染物化學結構發生變化。

(二)高級氧化技術(Advanced Oxidation Process，AOPs)

治理水環境中抗生素污染常用的一些高級氧化技術有：臭氧氧化法、Fenton氧化法、半導體光解法等高級氧化技術。

Li等人[8]用臭氧氧化法研究土霉素在3個pH值(3、7和11)條件下的分解，實驗結果表明，污水中的土霉素可以有效地被去除，并且在pH=7時其分解速率最高。祁佩時[9]等人用Fenton氧化和活性炭吸附聯用來處理廢水中的抗生素，通過多次實驗探究去除抗生素效率的條件。Palominos等人[10]研究降解四環素類抗生素，發現光催化降解四環素的去除率可達98%以上。光催化技術在工程應用中存在的主要問題是如何研發易于回收，能對太陽光有更好相應的高效光催化劑。

(三)生物處理技術

生物處理技術就是利用不同微生物在不同條件下以水體中的抗生素殘留物為營養基質，通過生物代謝將其降解，楊軍等人[11]研究了用單相中溫升流式厭氧污泥床(UASB)反應器對林可霉素生產廢水的處理工藝，實驗測定時發現在處理一些難降解高濃度的抗生素廢水時，需要有能維持長時間的固體停留時間(SRT)和水力停留時間(HRT)的反應器，并通過研究厭氧生物處理動力學，他們發現不可生物降解的物質約占COD比例的1/3，這可能是影響降解效果的原因。馮婧微等人[12]研究水解酸化-厭氧-好氧組合工藝，并且比較了相同體積的厭氧復合床反應器(UBF)和周期循環活性污泥系統(CASS)，發現這兩種系統都能有效處理廢水中的抗生素。

四、結語

抗生素的大量使用使其成為一種不容忽視的新型污染物。不同治理方法對抗生素殘留物的處理各有不足，基于對水環境中低濃度抗生素去除方法研究現狀的分析，未來可在以下兩方面開展深入的研究：一是進一步深入調查和分析典型水體中不同抗生素的污染水平及生物毒理效應；二是開發在太陽光照射下高效、穩定、易回收的半導體光催化材料，提高光催化技術在低濃度抗生素污染水體治理領域的應用。