抗生素污染上“热搜” 水处理工艺究竟能否搞定它?
来源:环保设备 日期:2020-04-29 阅读量:16763

环境中抗生素的来源主要包括生活污水、医疗废水以及动物饲料和水产养殖废水排放等。这些环境中的抗生素残留通过各种方式重新进入人体,容易让人体产生抗药性,降低人体免疫力。

近些年,我国也在积极行动。比如,对医疗机构的抗生素使用强度和相应的医疗垃圾处置,都有更严格要求;农业养殖方面,2017年农业农村部发布《全国遏制动物源细菌耐药行动计划(2017-2020年)》,明确到2020年,推进兽用抗菌药物减量化使用,人兽共用抗菌药物或易产生交叉耐药性的抗菌药物作为动物促生长剂逐步退出。

那么水源水中抗生素的来源以及危害具体有哪些?水源水中抗生素如何去除?

01 水体中抗生素的来源与危害

1.1 水源水中抗生素的来源

抗生素在临床上是被用来治疗细菌感染或抑制病毒性细菌的一类药物,被广泛应用于居民生活和生产中。抗生素进入饮用水源中的主要途径有:天然水体、废水排放、水产养殖、农业生产和人禽医药。

1.2 抗生素对人体健康的危害

现有的饮用水处理工艺难以完全去除抗生素,且常规消毒工艺在处理抗生素过程中会产生消毒副产物,这些残留在饮用水中的痕量抗生素及消毒副产物会对人体健康产生不利影响:毒性损伤、过敏反应、三致作用、产生抗药性等。

02 水源水中抗生素去除技术

饮用水处理工艺主要有两大类:①常规处理工艺,主要单元为混凝、沉淀、过滤和消毒;②深度处理工艺,包括O3氧化、活性炭吸附、UV及 UV/H2O2技术、生物氧化和膜技术等。关于这两类工艺对抗生素类药物的去除效果,国内外均有大量的文献报道,而我国对于抗生素的危害认知较晚,对抗生素污染还没有引起足够的重视,因此对以上各类技术的相关研究还处于起步阶段。

03 水处理过程中抗生素降解与转化

在饮用水处理过程中,抗生素可能生成中间产物,生物处理、氯化和臭氧氧化处理工艺等能够改变抗生素的分子结构。然而,对于中间产物的分析和检测手段目前仍然有一定困难,国内外相关研究相对较少,这些氧化降解的中间产物是否存在更大风险尚不清楚。Halling等通过LC/MS/MS分析了土霉素在土壤间隙水中随时间变化的非生物降解途径,结果发现,土霉素降解过程中生成了4-差向土霉素(EOTC)、β-载脂蛋白-土霉素(β-apo-OTC)、4-差向-N去甲土霉素(E-N-DMOTC)、N-去甲土霉素(N-DM-OTC)、N-双去甲土霉素(N-DMM-OTC)和差向N-双去甲土霉素(E-NDMM-OTC),EOTC浓度占总OTC浓度的60%。Abelln等通过LC/MS/MSn研究了O3处理磺胺甲恶唑SMX过程中降解机理和产物,SMX与O3接触10 min内全部被降解,并生成了7种含硝基的芳香族化合物。Jesus等认为磺胺类抗生素的主要降解产物有3类,分别是N1-葡萄糖苷酸磺胺类、N4-羟基磺胺类和N4-乙酰基磺胺类。Radjenovic等研究了持续O3氧化抗生素罗红霉素ROX和甲氧苄氨嘧啶TMP过程中的产物和机理,氧化过程中ROX和TMP分别生成了6种和4种中间产物,主要机理是O3的直接氧化和羟基氧化作用。Zhou等研究了氯化和氯胺消毒处理四环素类抗生素TCs过程中,消毒副产物形成和影响因素,结果表明TCs转化和消毒副产物三氯甲烷(CHCl3)、四氯甲烷(CCl4)、二氯乙腈(DCAN)和二氯丙酮(DCAce)等形成存在一定的关系。大多数的抗生素如大环内脂内、喹诺酮类、磺胺类、β-内酰胺类和四环素等很容易被氧化,大多数情况下伴随着消毒副产物(DBPs)的形成,抗生素的活性被破坏,但是在少数情况下,抗生素的活性会依然存在,某些情况下,抗生素消毒副产物可能有相当大的毒性。

04 结论与展望

(1)由于抗生素的难以降解和生物抑制作用,使得传统的常规处理工艺对抗生素去除能力有限,最终进入终端水体中威胁人类健康。

(2)化学氧化技术和生物氧化技术对抗生素去除效果较好,但会形成中间产物,目前对中间产物的毒理学分析存在一定的不足。

(3)吸附和离子交换技术对抗生素去除通常需要较长的时间,处理效果不稳定;膜技术在抗生素去除方面具有很大的技术优势。

(4)单元处理工艺在抗生素去除方面均存在一定的缺陷,组合工艺如氧化/吸附-纳滤、超滤-纳滤等单元组合工艺在将来的抗生素去除方面会是研究热点。

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