环境工程|自然水环境中抗生素的污染现状、来源(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】图1 抗生素进入自然环境的途径示意 1.污水处理厂 抗生素在生物体内只有一部分能够代谢,据Kümmerer报道,10%~90%的抗生素经生物体后以母体结构形式由尿
图1 抗生素进入自然环境的途径示意
1.污水处理厂
抗生素在生物体内只有一部分能够代谢,据Kümmerer报道,10%~90%的抗生素经生物体后以母体结构形式由尿液及粪便排出,随后随污水进入污水处理厂。然而,目前大部分污水处理厂所采用的生物法污水处理工艺并不能有效去除污水中的抗生素,这是由于大部分抗生素的可生化降解性较差。本文总结了4类常用抗生素在不同污水处理厂的去除效果,如表5所示。可知:不同种类的抗生素,其去除率不尽相同,这与抗生素自身的物理化学性质有关。大环内酯类抗生素的去除率普遍偏低,可能是由于该类抗生素结构稳定不易被破坏。喹诺酮类抗生素与磺胺类抗生素的去除率波动较大,这与不同污水处理厂所用处理工艺不同有关。总体而言,这2类抗生素的去除率处于中等水平。β-内酰胺类抗生素的去除率均较高,可能是由于该类抗生素稳定性较差,容易被微生物所分泌的某些酶水解。另外,不同污水处理工艺对抗生素的去除效果不同,传统活性污泥法对抗生素的去除效果较差,而膜生物反应器工艺对抗生素的去除效果相对较好。总之,抗生素在污水处理厂的去除率与其自身物理化学性质和污水处理工艺有关,但大部分抗生素的去除效果并不理想,从而导致其随出水进入排放海域或河流。可见,污水处理厂出水是自然水环境中抗生素重要来源之一。2.水产养殖场与畜牧养殖场
抗生素除了用于医治人体或动物体疾病之外,还普遍被用于动物饲养添加剂以保障动物健康及快速生长,这在水产养殖场与畜牧养殖场应用较为广泛。据报道,美国平均每年约生产 t抗生素,其中约有50%用于水产养殖业与畜牧养殖业。
淡水养殖场一般建造在河流、湖泊附近,海水养殖场常建造于近海岸海域中,因此养殖场中抗生素的使用通常会对附近地表水产生影响。Minh等在其研究中考察了维多利亚海湾中抗生素的分布情况,发现海域中土霉素和磺胺甲嘧啶的检出浓度较高,推测是受到了该海域附近水产养殖场的影响。Zou等研究我国渤海海湾中抗生素分布情况时发现,所考察海域中抗生素的来源主要有入海河流及附近水产养殖场排放的废水。
畜牧养殖场中动物所食用的抗生素只有部分被代谢,大部分以母体结构随排泄物排出,从而进入环境中。有研究表明,若金霉素添加于牛饲料中的量为70 mg/(头·d)时,牛粪便中金霉素含量为14 μg/g。
03自然水环境中抗生素的危害
虽然抗生素在自然水环境中的浓度相对较低,但其对生态系统及人类健康的潜在危害不容忽视。随着抗生素在自然水环境中被频繁检出,针对其危害的研究也越来越多。根据已有文献报道,自然水环境中抗生素的危害可归结为3个方面,即生物毒性、诱导抗药菌或抗药基因、威胁饮用水安全性。
1)作为抑制微生物生长的药物,抗生素对于某些生物,特别是微生物的生长有不利影响。目前已有诸多文献报道自然水环境中的抗生素对某些生物具有毒性作用,从而影响其正常生长或繁殖。例如,Andreozzi等研究了自然水体中痕量阿莫西林对藻类的毒性作用,发现阿莫西林对蓝藻门聚球藻属的S. leopoliensis藻具有较强的毒性作用,该抗生素对该藻类的无观察效应浓度(NOEC)、最低观察效应浓度(LOEC)和半最大效应浓度(EC50)分别为0.78,1.56,2.22 μg/L级。另外,值得注意的是,目前针对抗生素类污染物的毒性或风险评估通常是在单一抗生素条件下开展,然而在实际水环境中,抗生素往往是以多种药物混合共存的形式存在,协同作用可能产生比单一抗生素更强的毒性。Backhaus等研究了包括抗生素在内的26种痕量药物混合物在污水处理厂出水中的环境风险,结果表明,该药物混合物的环境风险值是任何单一药物环境风险值的1000倍以上,可见混合药物的危害远大于单一药物。
2)自然水环境中的抗生素能够诱导抗药菌或抗药基因的产生。Luo等研究了天津市海河中磺胺类抗生素与抗药性基因产生的相关性,结果表明,河流中磺胺类抗生素抗药基因的相对丰度与河流中磺胺类抗生素的浓度呈正相关性。Jiang等的研究得出了类似的结论:黄埔江中2种磺胺类抗药基因和8种四环素抗药基因浓度与河流中残留磺胺类抗生素和四环素浓度呈正相关性。
3)抗生素类污染物可能威胁饮用水的安全性。饮用水水源可能被抗生素污染,若净水厂不能将抗生素去除,其将进入饮用水管网。Benotti等考察了美国19所净水厂的进水、出水和住宅区管网自来水中多种药物类污染物的污染情况,研究表明,17所净水厂的进水中均含有磺胺甲噁唑,最高浓度为110 ng/L(平均浓度为12 ng/L);11所水厂的进水中含有甲氧苄啶,最高浓度为11 ng/L(平均浓度为0.8 ng/L);4所净水厂出水中检测到磺胺甲噁唑,最高浓度为3 ng/L(平均浓度为0.39 ng/L);1所净水厂的住宅区管网自来水中检测出磺胺甲噁唑,浓度为0.32 ng/L。
文章来源:《环境工程》 网址: http://www.hjgczzs.cn/zonghexinwen/2021/0209/443.html