崇明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 王清琪

抗生素作為一種抑制微生物活性的化合物，極大地促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展，但抗生素的濫用也造成了一些環(huán)境問題，研究表明，環(huán)境中的抗生素殘留仍具有一定的抗菌活性，這可能導(dǎo)致環(huán)境耐藥性，并對人類健康和環(huán)境構(gòu)成威脅?？股匾殉蔀橐环N新型污染物，引起了環(huán)境研究人員的廣泛關(guān)注。

一、我國水生環(huán)境中抗生素的來源

我國水生環(huán)境中的抗生素主要來源于污水處理廠、制藥廠、醫(yī)院、農(nóng)牧業(yè)等，而大部分抗生素被排放到水生環(huán)境中，現(xiàn)有的污水處理廠中很難去除，最后，大多數(shù)抗生素滲入水中，污染地表水，含抗生素的農(nóng)藥通過土壤進(jìn)入地下水，污染地下水資源。

（一）地表水抗生素污染

在我國地表水中檢測到多種抗生素，其含量均超標(biāo)，有研究發(fā)現(xiàn)抗菌藥物68種，非抗菌藥物90種，主要分布在沿海發(fā)達(dá)城市，一些抗生素生產(chǎn)企業(yè)擅自排放抗生素廢水，嚴(yán)重污染地表水；一些醫(yī)院廢物未經(jīng)進(jìn)一步處理就排入下水道，造成嚴(yán)重污染；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，植物體內(nèi)存在大量的抗生素農(nóng)藥殘留，通過雨水進(jìn)入地下水，污染地表水。

（二）污水處理廠廢水中的抗生素污染

大多數(shù)抗生素在使用后難以代謝和分解，從人類廢水中排放。然而，污水處理站目前的技術(shù)很難處理藥物殘留，大部分抗生素仍然存在于污水處理站。

（三）抗生素污染地下水

抗生素可以污染地表水和過濾垃圾滲濾液中的地下水，研究人員在地下水中發(fā)現(xiàn)了抗生素，在許多地區(qū)污染了地下水，并研究了抗生素在水生環(huán)境中的轉(zhuǎn)化理論，目前，對地下水中抗生素的研究越來越多。

二、抗生素在水生環(huán)境中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

（一）對水生微生物的危害

抗生素的主要作用是抑制某些細(xì)菌的生長，但近年來許多抗生素被廣泛應(yīng)用，一些代謝和凈化不足的抗生素直接進(jìn)入水生環(huán)境，容易破壞環(huán)境中的微生物，特別是水中或土壤中的非耐藥細(xì)菌被直接殺死，而耐藥強(qiáng)的優(yōu)勢菌廣泛傳播。相關(guān)研究表明，抗生素會導(dǎo)致致病菌產(chǎn)生抗生素耐藥性，特別是在動物性食品中長期添加抗生素后，許多抗生素致病菌會逐漸出現(xiàn)，可能對人類和動物健康產(chǎn)生不利影響。

（二）對植物和水生生物的危害

部分抗生素通過畜禽糞便進(jìn)入水生環(huán)境，或以肥料的形式污染農(nóng)田，影響作物的正常生長發(fā)育。研究表明，一些抗生素，如氟喹諾酮類，可能會影響塑料基因的復(fù)制?；前奉惡腿缺筋惪赡軙绊懽魑锏恼４x，如葉酸和脂肪酸的合成，磺胺嘧啶對玉米等作物的正常生長發(fā)育有顯著影響。同時(shí)，許多植物的根和葉，特別是根，含有大量的磺胺嘧啶，水生環(huán)境中抗生素水平較低，一般不會引起水生生物急性中毒；然而，長期接觸低濃度藥物可導(dǎo)致水生生物長期中毒，水生環(huán)境或水生生物中的抗生素殘留可能對某些相似或相同的水生生物造成危害。目前，抗生素有很多種，四氯環(huán)己烷和五氯硝基苯的毒性不是很高，但EC50指數(shù)在36.39mg/L～938.42mg/L之間，說明毒性存在差異。

（三）對人體健康的危害

食品和飲用水中的抗生素殘留物直接危害人體健康，動物飼料和飲用水中含有的抗生素，可以儲存在動物體內(nèi)。當(dāng)人們食用含有抗生素殘留物的食物時(shí)，抗生素殘留物會以肉、蛋和奶的形式產(chǎn)生。雖然抗生素往往通過飲用水進(jìn)入人體，但飲用水中抗生素的濃度通常不高，對人體的急性過敏反應(yīng)也不是很直接。

三、抗生素污染現(xiàn)狀

（一）中國的抗生素污染

Zhang等人的研究結(jié)果表明，珠江流域污染最嚴(yán)重的地區(qū)是南方，阿莫西林的濃度最高（3384ng/L），其次是氟碳化合物（2867ng/L），諾氟沙星和青霉素的濃度均在1000ng/L以上。

同時(shí)，Wang等人在學(xué)生尿液中檢測到18種抗生素，其中恩諾沙星、氯霉素和土霉素含量最高（4.2%），說明我國抗生素使用比例較高，在被抗生素污染的環(huán)境中，會出現(xiàn)相應(yīng)的耐藥細(xì)菌，人體也會對抗生素產(chǎn)生耐藥性，從而對人體健康構(gòu)成威脅。

（二）國外抗生素污染

低劑量抗生素在國內(nèi)外都有發(fā)現(xiàn)，戴秉國等在日本一家飲用水處理廠的水中檢測到磺酰胺類興奮劑，在瑞士、西班牙、美國和希臘污水處理廠不同濃度硫酸鹽型興奮劑、硫酸鹽型興奮劑、氧氟沙星、氨芐西林、甲氧基甲基苯丙胺和磺酰脲的檢出率均在70%以上，三甲氧基苯丙胺的檢出率為91.7%。根據(jù)疾控中心的報(bào)告，每年有1.8萬噸抗生素被用于農(nóng)業(yè)和牲畜，其中70%用于促進(jìn)生長。

在丹麥，每年有24公斤的萬古霉素用于人類治療，而在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用了24000公斤碳水化合物抗生素，國外的污染比中國嚴(yán)重得多，然而，因?yàn)榭股睾茈y分解和抑制細(xì)菌，抗生素的潛在危害是可以預(yù)防的。

發(fā)達(dá)國家的抗生素水平和種類都低于我國，說明發(fā)達(dá)國家對抗生素的治療比我國嚴(yán)重，對人、動物使用抗生素的限制也更嚴(yán)格。磺胺嘧啶是一種獸藥，這也說明了抗生素在水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工中并不完善；在湄公河三角洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)少量磺胺嘧啶類殘留，抗生素12種，僅檢出4種；在日本和越南，可能有更多的抗生素和更少的醫(yī)用抗生素。

四、水生環(huán)境中抗生素的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化及預(yù)防措施

抗生素在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化：

（1）吸附?？股赝ㄟ^分子間的作用力吸附在水中，在有機(jī)物質(zhì)或顆粒的表面形成吸附位點(diǎn)或分子官能團(tuán)（如醛、胺和有機(jī)化合物），一般來說，吸附能力強(qiáng)的抗生素在環(huán)境中相對穩(wěn)定，容易被吸附。

（2）水解。這是一種非常有效的降解水中抗生素的方法，目前研究的重點(diǎn)是pH值對抗生素降解的影響，結(jié)果表明，在中性pH的水中，大固體和磺胺類藥物的降解速度相對較慢，活性較低，β-乳酸類抗生素在低堿性、低酸性水環(huán)境中反應(yīng)迅速，腦脊液被水解，無論水是酸、堿還是中性。

（3）光解。自然環(huán)境中的光、pH值和光敏因子都會影響光降解，在光降解過程中，活性氧如H2O和O2與抗生素相互作用并降解。在光環(huán)境下，光敏分子吸收光子，使其處于激發(fā)態(tài)，然后將激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)移到抗生素上，反應(yīng)，最終降解。

（4）微生物降解。在微生物的影響下，抗生素開始將大分子化合物由小分子降解為H2O和CO2，水分、溫度和含氧量是影響微生物降解的主要因素。

五、水生環(huán)境中抗生素的檢測方法

抗生素對水環(huán)境的污染比其他環(huán)境更為嚴(yán)重，雖然水中抗生素隨著時(shí)間和空間的減少而減少，但只有一小部分被降解，更多的抗生素滯留在水中，繼續(xù)對水生環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

（一）高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC-MS/MS）

姜蕾[1]等在黃浦江上游采集的水樣中發(fā)現(xiàn)了11種抗生素，抗生素的最高濃度為36.85ng/l，該方法簡便、靈敏。

（二）液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）

吳維[2]等采用LC-MS/MS對水中30種抗生素進(jìn)行了測定，最小值為1.5ng/L，該方法分離效果好，能有效區(qū)分不同類型的抗生素。

（三）UASB-A/O-Fenton組合工藝

謝永磊[3]等采用uasb-a/o-fenton工藝處理四環(huán)素類抗生素廢水，裂化速率、氨氮、總氮和色度分別降至初始值的3%、20%、23%和10%，可以有效減少廢水中污染物對環(huán)境的影響。

（四）固相萃取-超高相液相色譜法（HLB-UPLC）

崔先鋒[4]等采用HLB超高效液相色譜法測定了水產(chǎn)養(yǎng)殖水中磺胺類藥物的含量，結(jié)果表明，不同地區(qū)養(yǎng)殖水體中8種磺胺類藥物的總含量為0.25-20.26mg/L，可有效檢測環(huán)境中抗生素的含量。

（五）固相萃取高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析

劉錦準(zhǔn)等采用HLB-UPLC-MS/MS法測定水中9種抗生素，該方法可有效檢測0.5-20.0μg，最低檢測濃度為0.01-0.22ng/L，可用于環(huán)境水體中抗生素殘留的分析。

六、水生環(huán)境中抗生素殘留污染的控制方法

（一）吸附

方法簡單，成本低，g-bn對水中抗生素的吸附能力，具有一定的吸附和解吸能力，合成的g-bn是一種由B和n元素組成的六方蜂窩型近二維模型涂層材料，具有良好的抗生素吸附能力。利用蘆薈吸附四環(huán)素抗生素，吸附率大于50%。然而，蘆薈在吸附過程中起到催化劑的作用，改變了污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

（二）高級氧化工藝（AOPs）

臭氧氧化、硫離子氧化和半導(dǎo)體光解是控制抗生素水污染常用的高級氧化技術(shù)，氧、氧、氯和環(huán)己烷在3個pH值（3，7，11）下的分解，該方法能有效去除廢水中的氧環(huán)己烷，pH=7時(shí)降解率最高，許多實(shí)驗(yàn)研究了消除抗生素的條件。Palominos對四環(huán)素類抗生素的降解進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)四環(huán)素類抗生素的光催化降解率超過98%，光催化技術(shù)在工程應(yīng)用中的主要問題是如何開發(fā)一種高效、易回收、對光反應(yīng)性好的光催化劑。

（三）生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是指將水中不同微生物產(chǎn)生的抗生素殘留物作為不同條件下的營養(yǎng)基質(zhì)，通過生物代謝降解抗生素殘留物。楊軍等采用單相厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）處理克拉霉素廢水。反應(yīng)器需要較長的固體停留時(shí)間（SRT）和水力停留時(shí)間（HRT）。厭氧生物處理動力學(xué)研究表明，不可降解物質(zhì)約占COD的三分之一，可能是導(dǎo)致降解效果的原因。馮敬偉等對厭氧-好氧聯(lián)合水解酸化工藝進(jìn)行了研究，并對同容積循環(huán)活性污泥系統(tǒng)（CASS）厭氧復(fù)合床反應(yīng)器（UBF）進(jìn)行了比較，兩種系統(tǒng)均可有效處理廢水中的抗生素。

七、結(jié)束語

目前，隨著國家醫(yī)療工業(yè)的快速發(fā)展，抗生素的使用也越來越多，但是抗生素的濫用仍然很明顯，由于生活污水處理技術(shù)不是很先進(jìn)，對水生環(huán)境抗生素污染的研究成果較少，因此，我們應(yīng)研究水體中抗生素污染問題，建立全面的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系，探索和研究更好的抗生素殘留檢測技術(shù)，應(yīng)用防控技術(shù)，不斷加大新的研發(fā)力度。