康蓓蓓+黎春燕

摘 要：針對(duì)難降解的磺胺類(lèi)抗生素，傳統(tǒng)污水處理工藝處理效果不理想，本文介紹了水體中磺胺類(lèi)抗生素的來(lái)源及危害，綜述國(guó)內(nèi)外磺胺類(lèi)廢水的控制技術(shù)研究現(xiàn)狀，并對(duì)每種技術(shù)的處理效果及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為解決磺胺類(lèi)抗生素的污染問(wèn)題提供參考。

關(guān)鍵詞：磺胺類(lèi) 廢水 控制 研究進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（b）-0117-02

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的日漸發(fā)達(dá)，人工合成類(lèi)醫(yī)藥物質(zhì)層出不窮，其中磺胺類(lèi)抗生素具有抗菌譜廣、療效好等優(yōu)點(diǎn)，是最早使用的一類(lèi)[1]。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的眾多公共水供應(yīng)系統(tǒng)中，磺胺類(lèi)抗生素經(jīng)常被檢測(cè)到，發(fā)展中國(guó)家也無(wú)例外[2，3]。因此，廢水中磺胺類(lèi)抗生素的環(huán)境污染及其生態(tài)毒理效應(yīng)已成為我國(guó)乃至全球所面臨的環(huán)境問(wèn)題之一。

1 磺胺類(lèi)廢水的來(lái)源及危害

磺胺類(lèi)廢水的來(lái)源主要包括：（1）制藥企業(yè)廢水未處理或處理后未達(dá)標(biāo)直接排放；（2）在人類(lèi)、畜牧或者水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的使用過(guò)程中進(jìn)入水體；（3）無(wú)用或者過(guò)期的磺胺類(lèi)醫(yī)藥被大量拋入排水溝或者垃圾箱，其中具有藥物活性的物質(zhì)可能伴隨廢水進(jìn)入自然水體中或者在填埋場(chǎng)通過(guò)滲濾液直接進(jìn)入地下水，就會(huì)對(duì)地表水或者地下水產(chǎn)生間接污染。

磺胺類(lèi)作為一類(lèi)大分子抗生素，設(shè)計(jì)時(shí)主要是針對(duì)人體和動(dòng)物體內(nèi)的病原性致病菌，這也使其必然也對(duì)人體和環(huán)境中其他有機(jī)體產(chǎn)生潛在的健康威脅。這類(lèi)生物難降解的大分子抗生素在水體中富集，可能引起水體和底泥中的微生物、藻類(lèi)、無(wú)脊椎動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)及兩棲類(lèi)動(dòng)物等慢性中毒，破壞生態(tài)系統(tǒng)[4]；污染土壤、飲用水與食物等，進(jìn)而對(duì)人類(lèi)的健康造成損害，可能有過(guò)敏反應(yīng)、激素分泌異常甚至三致作用等潛在危害[5]。

2 磺胺類(lèi)廢水的控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前，磺胺類(lèi)抗生素的控制技術(shù)包括物理吸附法、化學(xué)處理法和微生物處理法。

2.1 物理吸附法

吸附是指當(dāng)流體與多孔固體接觸時(shí)，流體中某一組分或多個(gè)組分在固體表面產(chǎn)生蓄積從而從水體中去除的作用。不同的吸附劑吸附效果不同，王佳麗等[6]就吸附法去除低溫水體中的磺胺類(lèi)抗生素效果做出研究，結(jié)果表明：采用的3種材料對(duì)磺胺類(lèi)抗生素的吸附效果為：菌糠>火山渣>骨炭；當(dāng)水體中磺胺類(lèi)抗生素的質(zhì)量濃度均為5mg/L時(shí)，菌糠對(duì)其吸附率>80%，吸附量為1.60mg/g；采用改性后的火山渣和骨炭，二者對(duì)磺胺類(lèi)抗生素的吸附率>60%，吸附量>0.24mg/g。

目前各種新型材料也逐步應(yīng)用于抗生素的吸附研究中，鮑曉磊等利用新型的磁性納米復(fù)合材料CoFeM48對(duì)水中磺胺類(lèi)抗生素的吸附去除進(jìn)行研究，結(jié)果表明：該復(fù)合材料對(duì)水中常見(jiàn)磺胺類(lèi)抗生素有良好的吸附性能，15℃時(shí)的平衡吸附量在68.9μg/g（磺胺二甲嘧啶）至99.6μg/g（磺胺甲二唑）之間[7]。此外，吸附劑的投加量、吸附時(shí)間也會(huì)影響抗生素的去除率。

2.2 化學(xué)處理法

化學(xué)法幾乎可以降解所有的污染物。在化學(xué)氧化法處理工藝中，高級(jí)氧化工藝（Advanced Oxidation Process，簡(jiǎn)稱AOPs）是20世紀(jì)80年代開(kāi)始形成的處理難降解有機(jī)污染物的方法。高級(jí)氧化工藝分為臭氧氧化、過(guò)氧化氫氧化、二氧化氯氧化、紫外輻射、超聲氧化、微波氧化等類(lèi)型，新興氧化劑有Fenton試劑、高鐵酸鹽等。

馬艷等[8]就采用高鐵酸鉀對(duì)磺胺嘧啶進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，高鐵酸鉀對(duì)磺胺嘧啶的去除率最高可達(dá)86.2%，且反應(yīng)時(shí)間迅速，10min就可反應(yīng)結(jié)束。蘇榮軍等就Fenton試劑處理磺胺甲惡唑制藥廢水進(jìn)行研究[9]，結(jié)果表明：當(dāng)Fe2+的投加量為0.2mol/L，H2O2投加量1.0mol/L，pH值為3，H2O2投加次數(shù)4次和反應(yīng)時(shí)間為60min的條件下，COD去除率達(dá)到88.9%。說(shuō)明Fenton高級(jí)氧化體系對(duì)此類(lèi)難以生物降解的磺胺類(lèi)制藥廢水的處理效果很好。

2.3 生物處理法

Yu等[10]采用延長(zhǎng)污水處理工藝流程的方法研究抗生素的去除規(guī)律，結(jié)果表明，當(dāng)污泥停留時(shí)間為200d，水力停留時(shí)間12h，初始濃度為1～5?g/L時(shí)，磺胺類(lèi)抗生素有64%～93%的去除率。Yang等[11]在臺(tái)灣采用小試研究不同廢水停留時(shí)間（HRT）對(duì)去除磺胺類(lèi)抗生素的影響，HRT分別為2h、2d和2周，研究結(jié)果表明：隨著HRT的延長(zhǎng)，水相中磺胺類(lèi)抗生素在一直減小，14d后可以全部去除?？梢?jiàn)采用傳統(tǒng)污水處理工藝生物處理法能取得一定的處理效果，但處理時(shí)間長(zhǎng)、見(jiàn)效慢。有研究指出使用組合工藝提高處理效果。谷靜娟[12]對(duì)污水處理廠磺胺類(lèi)抗生素的去除情況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，預(yù)處理對(duì)7種磺胺類(lèi)抗生素的去除率范圍為0.7%～62.4%；組合工藝對(duì)7種磺胺類(lèi)抗生素的去除率均為100%。

劉娟等[13]研究了磺胺類(lèi)抗生素的水解、光解、污泥吸附、生物降解等降解行為，結(jié)果表明，磺胺類(lèi)抗生素在城市污水處理廠中未發(fā)生水解，有少量光解和生物降解，主要的去除途徑為污泥吸附。降解率由大到小依次為污泥吸附率>生物降解率>光解率>水解率?？梢?jiàn)生物處理法的作用很有可能是由活性污泥的吸附性能所決定。

綜上所述，生物法由于其成本低，降解有機(jī)污染物徹底而廣泛使用。但其在處理難降解高分子有機(jī)污染物時(shí)存在時(shí)間長(zhǎng)，見(jiàn)效慢的缺點(diǎn)。吸附法是一種可以利用當(dāng)?shù)夭牧?、?jīng)濟(jì)成本低、見(jiàn)效快的方法，但吸附法只是將污染物轉(zhuǎn)移，有存在降解不徹底、易造成二次污染的隱患。而化學(xué)法可以使絕大多數(shù)有機(jī)污染物特別是難降解高分子有機(jī)污染物氧化為無(wú)機(jī)物，徹底破壞難降解有機(jī)物，以達(dá)到無(wú)害處理的要求，但成本高。所以，在應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)具體情況具體分析。

3 研究展望

磺胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)和使用過(guò)程中，及廢棄后，大部分都通過(guò)城市污水排放系統(tǒng)進(jìn)入到城市污水處理廠處理系統(tǒng)，進(jìn)入到污水處理廠中未代謝的抗生素藥物仍具有活性。而城市污水處理廠現(xiàn)有的控制技術(shù)對(duì)于磺胺類(lèi)污染物的處理效果并不理想，處理廠的出水反而成為了磺胺類(lèi)抗生素進(jìn)入環(huán)境的主要途徑之一。因此，應(yīng)深入開(kāi)展城市污水中磺胺類(lèi)抗生素的去除規(guī)律研究，考察有效的控制條件，進(jìn)而改進(jìn)城市污水處理廠現(xiàn)有的處理工藝，為解決磺胺類(lèi)抗生素的污染問(wèn)題提供理論依據(jù)。endprint

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是藥物生產(chǎn)和使用大國(guó)，藥物及其代謝物對(duì)水環(huán)境的污染是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，而我國(guó)在這些方面的研究還比較薄弱。迫切需要對(duì)我國(guó)水體中代表性藥物污染問(wèn)題開(kāi)展研究。期望在國(guó)家政府部門(mén)的重視下，加大對(duì)合成藥物基礎(chǔ)研究的支持力度，縮短我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究的理論水平差距，以便后期為我國(guó)決策部門(mén)在制定相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系及法律法規(guī)時(shí)提供符合我國(guó)情況的科學(xué)依據(jù)。

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[13] 劉娟.磺胺類(lèi)抗生素在城市污水處理廠的分布與遷移轉(zhuǎn)化研究[D].河北工程大學(xué)，2012.endprint