針對中國水環(huán)境抗生素污染問題,概述了中國水環(huán)境中主要抗生素的種類、來源和危害;比較分析了現(xiàn)有污水處理技術在抗生素污染水體治理中的應用狀況,闡述了人工濕地在抗生素污染凈化中的應用進展。
抗生素(antibiotics)是生物(微生物、植物和動物)在其生命活動過程中產(chǎn)生的,或由其它方法獲得的,能在低微濃度下有選擇地抑制或影響其它生物功能的有機物質(zhì)。作為一類新型環(huán)境污染物,抗生素通過抑制細胞壁、蛋白和核酸合成等作用機制,抑制細菌的生長,預防和控制疾病。在養(yǎng)殖業(yè),將抗生素添加到動物飼料,以預防動物感染、促進生長;在醫(yī)療方面,抗生素被用于防治細菌感染、真菌感染、抗腫瘤和提高免疫力。因此,20世紀以來,抗生素被大量應用于醫(yī)療、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)??股氐氖褂蒙踔翞E用會增加環(huán)境中抗生素抗性基因(ARGs)的含量,抗生素抗性基因可在生物體內(nèi)和環(huán)境中長時間殘留??剐曰蛲ㄟ^水平轉(zhuǎn)移等途徑,由非致病菌傳到致病菌上,致病菌獲得多重耐藥性后,將對人類健康和生物安全造成巨大威脅。
2010年之后,在中國水產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖區(qū)的水體、沉積物和動物糞便中,都能檢出抗生素。在天津地區(qū)淡水養(yǎng)殖區(qū)沉積物和水體中,檢出的磺胺類最高含量達到21.67 ng/g和14 310 ng/L;在珠江口水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)沉積物中,檢出的5種抗生素質(zhì)量比范圍為1.79~85.25 ng/g,在水體中檢出諾氟沙星和氧氟沙星的質(zhì)量濃度分別為59.00 ng/L和7.63 ng/L。檢測江蘇省畜禽糞便發(fā)現(xiàn),雖然檢出的抗生素種類較少,但其濃度遠高于水體和沉積物??梢?,在中國水生生態(tài)系統(tǒng)中,抗生素污染已經(jīng)非常嚴重。
人工濕地通過植物、基質(zhì)和微生物的共同作用實現(xiàn)對水體中抗生素的去除。人工濕地對抗生素的去除效果因抗生素種類、植物種類和基質(zhì)類型等不同而有所差異。此外,人工濕地對抗生素的去除效果還受金屬陽離子含量、pH?、溶解氧含量、溫度和光照等環(huán)境因素的影響。綜上,可通過篩選適宜的人工濕地植物和基質(zhì)種類,優(yōu)化濕地結(jié)構(gòu)、運行參數(shù)和環(huán)境條件等措施,實現(xiàn)對水體中抗生素的高效去除。
人工濕地凈化抗生素污染水體的研究和應用已經(jīng)日益受到關注,但是,在以下方面仍需加強。加強人工濕地凈化抗生素污水的基礎理論研究。現(xiàn)有研究大多集中在濕地植物、基質(zhì)和構(gòu)型的選?擇以及微生物凈化原理的探究方面,應進一步加強濕地植物、基質(zhì)和構(gòu)型對抗生素去除機理研究,并開展植物根際化學和生物學特性研究。