环境中抗生素的残留、健康风险与治理技术综述

抗生素在人类的生产生活中发挥了重要的作用,然而由于抗生素的大量使用与滥用,造成环境中抗生素的长期持续污染,对生态系统和人类健康带来了巨大的潜在危害.文章系统性地总结了抗生素在典型环境中(水体、土壤、空气、食物等)的残留状况,分析了环境中残留抗生素对人类健康的影响,探讨了物理、化学与生物技术等目前抗生素污染治理技术进展;最后,从抗生素污染效应与多学科交叉的定量研究、绿色高效的治理技术等方面提出了未来的研究建议,从政策管理方面指出了在抗生素源头控制与减排等方面的具体措施.文章对于深入认识与防控环境中抗生素的危害具有重要意义.     

水环境中抗生素的污染现状、传播和处理技术研究进展

随着抗生素在医药与工业等方面的广泛应用以及水质检测技术的提升,越来越多的报道显示,在各种饮用水水源中,有抗生素及抗性基因的检出.这些污染物质在水环境中的存在,对人类的健康造成了巨大的威胁.本文旨在介绍抗生素的污染现状以及抗性基因传播途径,分析目前国内外抗生素处理技术的特点及不足,最后提出对未来抗生素处理工艺的建议与展望...     

制药废水中抗生素抗性的污染特征、检测手段和控制方法

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌（ARBs）及抗性基因（ARGs）等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生素、ARBs和ARGs的污染特征,知晓检测和控制废水中抗生素抗性污染的方法,对于削减环境中的抗生素和ARGs,评估抗生素抗性的生态风险至关重要.针对制药废水处理厂（PWWTPs）环境中的抗生素抗性污染问题,讨论了制药废水中的抗生素、ARBs和ARGs的污染现状;概述了制药废水环境中抗生素抗性的不同评估方法;最后对PWWTPs中常用去除抗生素及ARGs的废水处理技术进行了概述,以期为环境中抗生素及抗性基因的生态风险评价及科学防治提供理论依据.     

近15年我国土壤抗生素污染特征与生物修复研究进展

近年来,抗生素及其抗性基因(ARGs)污染问题受到国内外学者的广泛关注,土壤作为抗生素和ARGs迁移转化重要的汇给土壤生物和人类健康带来了威胁.从近15年的相关调查研究结果来看,全国各地土壤遭受了不同程度的抗生素污染.生物修复是一种绿色且环保的修复技术,在治理抗生素污染土壤方面有着巨大的潜力.通过综述近15年我国土壤抗生素污染的时空变化特征,总结植物、动物和微生物在抗生素污染土壤修复方面的应用,特别介绍了微生物电化学系统在消减土壤中抗生素和ARGs的研究进展,并指出了相关研究存在的不足和未来发展的方向,以期为土壤污染修复提供科学依据.     

污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

水体中抗生素的检测及去除方法研究综述

抗生素是目前世界上应用最广泛的药物之一。大量抗生素的使用,不可避免地给自然环境造成巨大的压力。由于污水截流不彻底等原因,工业、养殖及医疗活动等进入环境中的抗生素通过各种途径进入饮用水体,对水质安全及人类健康构成威胁。针对抗生素对水环境造成的污染,讨论目前国内外水环境中抗生素检测技术和去除手段的研究情况,主要对水中抗生素的富集方法、仪器检测及臭氧氧化去除技术进行分析,最后对抗生素污染的研究方向进行了展望。     

抗生素的生态毒性效应研究进展

长期以来,抗生素大量用于防治人类和动物疾病,促进牲畜生长。由于抗生素机体代谢率较低,进入人类和动物体内后不能被完全吸收,大部分抗生素以原药或代谢物的形式排入环境中,造成环境介质中的残留。环境中的抗生素会对水体和土壤介质产生不同程度的毒性效应,甚至还会诱导抗性基因的产生,给人类生活健康带来严重威胁。文章介绍了抗生素的使用和污染现状,着重分析了抗生素对水生态环境以及土壤环境的毒性效应,对抗生素抗性基因问题进行了讨论,提出了目前抗生素研究中存在的一些问题,并对未来研究做出了相应展望。     

惠州生态植物基地磺胺类抗生素污染现状

抗生素被广泛应用于医疗、现代养殖业中,各种抗生素先后在江河湖海各种水体和土壤等环境中检出,且发现其对生态环境和人类健康风险的证据越来越多。评价分析土壤和水的污染现状和生态风险,为污染土壤和水体的修复和生产安全的蔬菜提供科学依据,促进农业环保和农产品安全的学科发展。     

改性生物炭对水环境中抗生素类药物的吸附研究进展

由抗生素滥用引起的药物污染对人类健康和生态系统构成潜在威胁。吸附法是去除水环境中有机污染物的最有效方法之一。生物炭作为一种廉价高效的吸附材料,改性可使其吸附性能显著提升,改性生物炭对抗生素的吸附特性及机理被广泛研究和应用。在对生物炭制备及其改性方法进行回顾的基础上,系统论述了改性生物炭对典型抗生素药物的吸附性能及机制等方面的研究进展,并对生物炭的再生及其经济性进行分析,以期为新型高效生物炭的吸附机制和材料研发提供借鉴。     

农业环境中抗生素风险评估的研究进展

抗生素在畜牧、种植及水产养殖等农业领域广泛应用,且大量抗生素未经代谢就进入环境,因此明确其对生态环境和人类健康的影响至关重要.通过系统综述抗生素风险评估方法的相关研究.结果表明,生态环境风险主要通过风险商法（RQ）评估,预测无影响浓度（PNECs）是生态环境风险评估的重要指标,但其取值尚存在争议;健康风险的评估方法为危害商法（HQ）,抗生素暴露途径和毒理学阈值的选取是评估的关键.目前两类评估方法均缺乏对复合污染的研究,且未考虑抗生素代谢产物潜在的风险.进一步地分析表明,水环境和粪/肥/土壤环境中抗生素的生态风险普遍存在,粪/肥还田均会影响水土环境,土地利用类型与高风险抗生素种类有关;PNECs的取值受所选受试物种、实验条件、计算方法和土壤类型等影响;通过饮食摄入抗生素引起的健康风险极微,但沿海地区通过食用海鲜引起的健康风险不容忽视;农业环境中的喹诺酮类抗生素生态风险和健康风险均相对较高.基于抗生素在农业中的使用量及相关环境中的残留浓度和毒性,研究提出了农业环境中需要优先控制的抗生素清单,总结了抗生素风险评估存在的主要问题,可为农业环境中抗生素的风险评估优化和污染防治提供支撑.     

Occurrence, spatial distribution and ecological risks of antibiotics in soil in urban agglomeration

Antibiotics in soil environment are regarded as emerging pollutants and have introduced increasing risks to soil ecosystem and human health in rapid urbanization areas. Identifying the occurrence and spatial variability of antibiotics in soils is an urgent issue in sustaining soil security. In this study, antibiotics in soils were investigated and analyzed in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration. The occurrence, spatial distribution, and related affecting factors of antibiotics in soils were identified and ecological risks of antibiotics in soil environment were assessed. Results showed that (1) The mean concentration of soil antibiotics in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration was 21.79 µg/kg. Land use substantially affected the occurrence and concentration of antibiotics in soils. Concentrations of antibiotics in cropland and orchard soils were 2-3 times higher than the other land use types. (2) The concentrations of antibiotics in soils in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration presented a spatial pattern of high values in southeast, and low values in northwest. Spatial variability of antibiotics in soils was closely related to the application of organic fertilizer and wastewater irrigation as well as topographical features. Furthermore, soil properties and land management policy had substantial influences on soil antibiotics, and soil heavy metals may aggravate the accumulation of antibiotics in soils. (3) Ecological risks assessment of antibiotics in soils demonstrated that erythromycin (ERY), sulfamethoxazole (SMX), and doxycycline (DOX) may introduce high risks to soil ecosystem health, and more attention should be paid to the areas with intensive human activities that had potential high risk to soil ecosystem health. This study suggests that scientific land and soil management should be considered to prevent soil antibiotic pollution and sustain soil security in urban agglomeration.     

上海市从源头到龙头的饮用水新型污染物分布特征及健康风险评价

通过监测饮用水新型污染物从源头到龙头的分布情况,研究明确了藻毒素、内分泌干扰物和抗生素三类新型污染物在各供水环节中的浓度情况,并对各类新型污染物对人体的健康风险开展评价工作.结果表明,进厂水中的藻毒素主要以MC-RR和MC-LR为主,内分泌干扰物仅为双酚S和雌酮两种.经过水厂处水工艺后,上述污染物可得到有效的去除.监测期间,除2020年1月检出磺胺类抗生素,其余时段的抗生素类型主要以氟甲砜霉素(FF)为主.FF的去除效果对氯的形态有较明显的相关性,自由氯消毒相对于化合氯消毒,对FF的去除效果较为良好.藻毒素的风险度、内分泌干扰物的非致癌风险值和抗生素的风险商值均远小于1,尤其在二次供水环节,表明这三类饮用水新型污染物对人体健康均不构成直接威胁.     

环渤海区域典型河流下游水体中抗生素赋存状况及风险评估

利用高效液相色谱-串联质谱法分析了环渤海区域典型河流下游水体中6类58种抗生素的赋存特征,采用生态风险模型和人类健康风险模型分别评估了抗生素对生态和人体的健康风险.结果显示:环渤海区域4大典型河流(小凌河、滦河、黄河和大辽河)下游水体中有6类50种抗生素被检出,青霉素G浓度水平最高,最高浓度为353.13ng/L.β-...     

太湖流域河网4种典型抗生素的时空分布和风险评价

分析了太湖流域人口密度大且养殖业发达的宜溧-洮滆水系水相和沉积相中典型抗生素磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)、氧氟沙星(Ofloxacin,OFL)、罗红霉素(Roxithromycin,ROM)和土霉素(Oxytetracycline,OTC)的时空分布特征,并应用商值法进行了健康风险(Health Quotients,HQs)和生态风险(Risk Quotients,RQs)评价.结果表明,宜溧-洮滆水系中OTC、ROM、OFL、SMX在水相的检出率分别为96.5%、57.0%、60.5%和4.5%,沉积相中的检出率分别为96.5%、95.5%、90.0%和44.5%;水相检出浓度最高的抗生素为OTC,最高浓度为17.85 ng·L~(-1);沉积相检出浓度最高的抗生素为SMX,浓度为46.74 ng·g~(-1);相比于其他3种抗生素,流域水相和沉积相中OTC的检出率和检出浓度均较高.宜溧-洮滆水系主要包括南河和长江客水区,丰水期南河水系抗生素的检出水平高于长江客水区.沉积相中抗生素浓度沿水流方向逐渐降低,入湖河口所有点位由于沉积物堆积作用均呈现抗生素富集现象.渔业养殖中抗生素的大量施用是导致该水系抗生素时空分布差异的主要原因.健康风险评价结果表明,4种抗生素均属于可接受风险(HQs0.01).生态风险评价结果表明,4种抗生素均呈现低风险(RQs0.1),其中,生态风险最高的抗生素是OTC,其值为0.086.为有效管控太湖流域抗生素生态风险,应加强对南河水系水产养殖业监管;入湖河口的抗生素富集现象也应引起重视.     

人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

水体中四环素类抗生素的去除技术研究进展

四环素类抗生素因其可以防治人类和动物由病菌引起的疾病,同时又能用作生长促进剂以加快动物生长,目前在国内外被大量使用。抗生素的使用甚至滥用对自然环境造成不容忽视的污染,并进一步对人类身体健康产生潜在危害。从常规处理、膜处理、化学氧化和吸附等角度讨论了国内外对四环素类抗生素去除技术的研究进展,为环境水体中四环素类抗生素污染的有效去除提供了方向。     

我国地下水环境抗生素赋存现状及风险评价

通过对近10年已有研究成果的整合,梳理我国主要城市地下水环境中抗生素的赋存现状,并采用风险熵值法对典型抗生素的生态风险和健康风险进行评价。结果表明：1)在我国主要城市地下水中,已经检测出7类57种类型的抗生素,以磺胺类、喹诺酮类为主,种类多且累积浓度高,其次是大环内酯类和四环素类;2)地下水环境中,具有较高生态风险的抗生素为磺胺甲基异噁唑、磺胺噻唑和林可霉素。喹诺酮类、磺胺类和四环素类是城市地下水生态风险较高且威胁贡献比例最大的3类抗生素,北方城市地下水抗生素联合风险整体高于南方城市;3)由地下水环境抗生素对人体健康风险熵值计算结果可知,目前仍未通过饮用水对人体健康产生直接的健康风险。