14章3 抗生素環(huán)境毒理學(xué)ppt課件

1、1,第五章 抗生素環(huán)境毒理學(xué),2,2,綱要,抗生素簡(jiǎn)介 環(huán)境中抗生素污染 不同介質(zhì)抗生素毒性研究 抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展 環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù) 水中微量抗生素的去除 問(wèn)題與建議,3,一、抗生素簡(jiǎn)介,抗生素（antibiotics）是由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。 抗生素的分類(lèi)：,5,二、環(huán)境中抗生素污染,(1)醫(yī)用抗生素污染 醫(yī)用抗生素被認(rèn)為是目前環(huán)境中抗生素污染的主要來(lái)源之一。醫(yī)用抗生素通過(guò)以下途徑進(jìn)入環(huán)境: 醫(yī)院丟棄的過(guò)期抗生素; 殘留在藥瓶和器械上的生素; 經(jīng)由病

2、人糞便和尿液排出的處方抗生素; 醫(yī)藥企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中流的抗生素等。,6,(2)獸用抗生素污染 大量的飼用抗生素作為飼料添加劑使用，稱(chēng)之為抗菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑(AGP)。AGP能促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，提高畜禽生產(chǎn)效率。 1、長(zhǎng)期使用造成藥物殘留和耐藥基因的產(chǎn)生(包括動(dòng)物致病菌和內(nèi)在微生物菌群)，動(dòng)物間的糞便接觸，特別是大規(guī)模圈養(yǎng)動(dòng)物間加速了這種耐藥基因的擴(kuò)散，進(jìn)而對(duì)人類(lèi)染病的醫(yī)治和微生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。,二、環(huán)境中抗生素污染,7,2、抗生素被動(dòng)物吸收后，可分布于體內(nèi)各個(gè)部分，也可通過(guò)泌乳、產(chǎn)蛋而進(jìn)入乳、蛋中，而在肉、蛋、乳等動(dòng)物產(chǎn)品中殘留。殘留的抗生素通過(guò)一般的食品烹飪方法不能完全使其分解，從而對(duì)人產(chǎn)生毒

3、副作用。 以下為土壤和水環(huán)境中獸藥的主要預(yù)期暴露途徑、轉(zhuǎn)歸及其生物效應(yīng)圖：,二、環(huán)境中抗生素污染,暴露,獸藥,水產(chǎn)業(yè),牧場(chǎng)牲畜,轉(zhuǎn)歸,畜禽糞便,農(nóng)田或牧場(chǎng)土壤,水環(huán)境,化糞池,家畜促生長(zhǎng)劑和家畜抗球蟲(chóng)劑,地表水 地下水,食物鏈,底泥,飲用水,生物效應(yīng),水生生物,人體健康,土壤微生物、動(dòng)物,不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物,9,(3)農(nóng)用抗生素污染 最早在農(nóng)業(yè)上大面積應(yīng)用的抗生素是鏈霉素、土霉素及其混合液“農(nóng)霉素”?，F(xiàn)在世界己開(kāi)發(fā)高效、低毒、低殘留抗生素，在農(nóng)業(yè)防治病、蟲(chóng)、草害方面發(fā)揮了巨大作用。 但人們?cè)谶x用抗生素種類(lèi)、施用劑量及用藥時(shí)間等環(huán)節(jié)上存在著很多問(wèn)題。其中最突出的問(wèn)題是施用抗生素種類(lèi)多、劑量大，引起藥

4、害，是加快了農(nóng)作物致病菌耐藥性的產(chǎn)生，給作物病害的防治帶來(lái)困難，其藥物殘留也構(gòu)成潛在的危害。,二、環(huán)境中抗生素污染,10,(4)工業(yè)抗生素污染 工業(yè)抗生素污染主要包括制藥廠廢水、廢渣內(nèi)抗生素殘留對(duì)環(huán)境的污染?？股厣a(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水，廢水中不僅COD、SS高，且含生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的剩余中間產(chǎn)物、殘留抗生素及有機(jī)溶劑等，廢水在生化處理中對(duì)微生物的生長(zhǎng)有強(qiáng)烈的用，處理后，殘留的抗生素不能被完全降解，對(duì)環(huán)境造成一定污染。 另外工業(yè)或家庭用清潔衛(wèi)生洗滌劑、肥皂、洗澡液、清潔劑等中加入了一定量的抗生素，使得工業(yè)抗生素污染的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。,二、環(huán)境中抗生素污染,11,（一）土壤介質(zhì)抗生素毒性 1、土壤中

5、的抗生素對(duì)環(huán)境的影響主要涉及二個(gè)方面: 1）積累在土壤中的抗生素的轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散、降 解及對(duì) 水環(huán)境和動(dòng)植物的影響; 2）對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響。,三、不同介質(zhì)抗生素毒性,12,（一）土壤介質(zhì)抗生素毒性,2、對(duì)土壤微生物生態(tài)毒性表現(xiàn)在: 通過(guò)影響環(huán)境中各種微生物的種群數(shù)量及其他生物如水生生物、植物、動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移方式，破壞環(huán)境中固有的以食物鏈為聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)的平衡。 在環(huán)境中誘發(fā)大量耐藥菌的產(chǎn)生，并大量繁殖和傳播，最終影響人類(lèi)健康。,13,抗生素多為抗微生物藥物，能直接殺死環(huán)境中某些微生物或抑制其生長(zhǎng)，影響環(huán)境中微生物群落的組成，并通過(guò)影響土壤中有機(jī)質(zhì)的腐爛和分解而影響土壤肥力。 抗生素還

6、可通過(guò)影響環(huán)境微生物的種類(lèi)和數(shù)量，而降低土壤微生物對(duì)農(nóng)藥、重金屬等其他污染物的固定或降解能力。,（一）土壤介質(zhì)抗生素毒性,14,2、對(duì)植物生態(tài)毒性表現(xiàn): 與大多數(shù)污染物相似，低濃度獸藥抗生素可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，高濃度的抑制植物生長(zhǎng)，不同土壤或生長(zhǎng)基質(zhì)上，獸藥對(duì)不同植物的影響差異非常大。 抗生素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響與其化學(xué)性質(zhì)、使用劑量、與土壤吸附能力及植物的品種有關(guān)。,（一）土壤介質(zhì)抗生素毒性,15,例如研究發(fā)現(xiàn)： 四環(huán)素對(duì)猩猩木的液體培養(yǎng)物產(chǎn)生毒害。 磺胺地索辛能明顯抑制車(chē)前草、玉米等作物的生長(zhǎng)，并在植物的根部和樹(shù)葉富集。 土霉素和氯四環(huán)素減少雜色豆植株的生節(jié)、鮮重，并影響其對(duì)鈣、鉀和鎂的吸收。

7、 對(duì)不同植物的實(shí)驗(yàn)室和田間研究表明，獸藥抗生素對(duì)植物出芽后的正常發(fā)育及根系、胚軸和葉子的生長(zhǎng)造成影響。,（一）土壤介質(zhì)抗生素毒性,16,除具有土壤介質(zhì)中毒性外，水環(huán)境抗生素的存在還會(huì)影響 1、水體微生物的組成和活性，從而改變微生物區(qū)系的生態(tài)結(jié)構(gòu)。 2、池塘底泥中的抗生素的聚積導(dǎo)致底泥微生物活性的下降或抑制，這將導(dǎo)致一個(gè)相對(duì)厭氧的環(huán)境，底泥中的有機(jī)物的降解與氧氣的濃度有著密切的聯(lián)系，厭氧,（二）水環(huán)境介質(zhì)抗生素毒性,17,降解會(huì)導(dǎo)致比有氧降解產(chǎn)生出毒性更大的副產(chǎn)物如硫化物和氨氣。導(dǎo)致底泥有機(jī)物的降解率的下降。 3、水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的抗生素可對(duì)水生生物和昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)產(chǎn)生強(qiáng)大的抑制或殺滅作用。另外，抗生

8、素還可隨動(dòng)物的糞尿和城市污水施入農(nóng)田，對(duì)農(nóng)田造成污染。,（二）水環(huán)境介質(zhì)抗生素毒性,18,4、抗生素可誘導(dǎo)菌體內(nèi)產(chǎn)生耐藥基因，又由于耐藥基因的易傳播性，將極易產(chǎn)生高度耐藥的多重耐藥菌，使環(huán)境變成一個(gè)極大的耐藥基因庫(kù)。如果耐藥基因從非致病菌轉(zhuǎn)入致病菌，則可對(duì)人類(lèi)造成相當(dāng)大的危害。,（二）水環(huán)境介質(zhì)抗生素毒性,19,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,國(guó)內(nèi)外大部分環(huán)境污染物的毒理效應(yīng)研究都還處在個(gè)體水平, 利用急性毒性試驗(yàn)的生物檢測(cè)指標(biāo)判斷污染物的毒性效應(yīng)。急性毒性實(shí)驗(yàn)更適用于高污染介質(zhì)的毒性評(píng)價(jià), 而對(duì)于低水平的環(huán)境污染的評(píng)價(jià)則顯得無(wú)能為力。 例如, 一些致畸作用的發(fā)生就沒(méi)有臨界值, 在遠(yuǎn)低于可測(cè)

9、生態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生的劑量條件下, 就可能出現(xiàn)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。因此, 建立更為精確和敏感的生態(tài)毒理指標(biāo)和方法, 進(jìn)行環(huán)境亞致死含量抗生素的生態(tài)毒性效應(yīng)及危害的診斷十分必要。,20,生物標(biāo)記物 指通過(guò)測(cè)定體液、組織或整個(gè)生物體, 來(lái)表征對(duì)一種或多種化學(xué)污染物的暴露和其生化、細(xì)胞、生理、行為以及能量上的效應(yīng)變化。 優(yōu)點(diǎn)是可以靈敏地檢測(cè)到環(huán)境中低劑量的潛在污染物。其能夠在不同水平上指示暴露- 效應(yīng)關(guān)系, 并可通過(guò)多項(xiàng)反應(yīng)指標(biāo)提供有關(guān)生態(tài)毒性的綜合信息, 可用作污染的早期預(yù)警。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,21,分子標(biāo)記物 把可遺傳的并可檢測(cè)的蛋白質(zhì)和核酸水平的標(biāo)記物稱(chēng)為分子標(biāo)記物。分子標(biāo)記物具有生物標(biāo)

10、志物的一般特征,但是更加敏感, 可探討并預(yù)測(cè)更低劑量環(huán)境污染物對(duì)機(jī)體的長(zhǎng)期影響及可能的潛在危害, 從而防止慢性毒作用的發(fā)生。 研究從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,22,1、機(jī)體生理生化水平 生物機(jī)體的生化過(guò)程酶起著重要的作用。污染物進(jìn)入機(jī)體后, 一方面在酶的催化作用下進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化, 另一方面也導(dǎo)致酶活性改變。許多污染物的毒作用就是與酶分子相互作用, 影響其表達(dá)量和活性, 引發(fā)體內(nèi)一系列生化變化, 從而引起毒性效應(yīng)。 例如, 細(xì)胞色素P450酶系、生物轉(zhuǎn)化酶如谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶( GST )、小分子抗氧化防御系統(tǒng)等各種酶活性的變化, 都對(duì)污染物的毒理過(guò)程發(fā)揮重要作用, 因此

11、, 可以將這些生物分子的響應(yīng)作為污染物暴露的生物標(biāo)志物。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,23,2、機(jī)體細(xì)胞基因表達(dá)產(chǎn)物水平 基因表達(dá)產(chǎn)物水平包括酶和一些蛋白質(zhì), 除了上述的幾種代表性酶, 目前蛋白質(zhì)分子標(biāo)記物的研究熱點(diǎn)主要有熱休克蛋白和金屬硫蛋白等。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,24,3、機(jī)體細(xì)胞基因表達(dá)水平 信使RNA (mRNA )是攜帶遺傳信息, 在蛋白質(zhì)合成時(shí)充當(dāng)模板的RNA, 是從脫氧核糖核酸( DNA )轉(zhuǎn)錄合成的一類(lèi)單鏈核糖核酸。它在核糖體上作為蛋白質(zhì)合成的模板, 決定肽鏈的氨基酸排列順序, 是轉(zhuǎn)錄過(guò)程的重要載體。 基因表達(dá)水平的分子標(biāo)記物是指轉(zhuǎn)錄過(guò)程中mRNA的表達(dá)變

12、化(表達(dá)的誘導(dǎo)或抑制以及上調(diào)或下調(diào))。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,25,4、機(jī)體細(xì)胞基因水平 脫氧核糖核酸( DNA )是生物體內(nèi)重要的大分子和遺傳物質(zhì)。在正常條件下, 生物細(xì)胞內(nèi)的基因組是穩(wěn)定的。在細(xì)胞核內(nèi), DNA 分子保持著一種穩(wěn)態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡。DNA在細(xì)胞分裂過(guò)程中通過(guò)復(fù)制,把所有的遺傳物質(zhì)傳遞給子代, 這對(duì)確保生物的正常新陳代謝和繁殖非常重要。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,26,由于DNA 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及半保留復(fù)制特性, 在環(huán)境污染條件下可直接或間接地導(dǎo)致生物細(xì)胞內(nèi)的DNA 分子損傷。DNA分子的異常變化會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的遺傳效應(yīng), 一旦損傷發(fā)生, 修復(fù)能力即被誘導(dǎo), 各種修復(fù)酶增

13、加并被活化; 如果損傷不能被修復(fù), 則產(chǎn)生DNA結(jié)構(gòu)和功能損傷, 導(dǎo)致細(xì)胞死亡或突變。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,27,也有污染物通過(guò)體內(nèi)的酶活化作用產(chǎn)生高親電性的中間產(chǎn)物, 與高電子密度的脂類(lèi)、蛋白、RNA 或DNA 的親核中心反應(yīng), 形成加合物。污染物及其活性代謝產(chǎn)物與DNA 作用形成DNA 加合物是產(chǎn)生DNA 損傷的最早期作用。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,28,DNA加合物為診斷、分析為污染物的暴露提供了有效的信息。一些數(shù)據(jù)可提供化學(xué)物代謝及加合物修復(fù)方面的信息。 抗生素類(lèi)污染物能干擾DNA的復(fù)制、修復(fù)等正?；顒?dòng), 可能會(huì)導(dǎo)致遺傳變化，如DNA甲基化。 許多事實(shí)證明，DN

14、A甲基化是遺傳學(xué)變化的指示器, 其可能是引起體細(xì)胞突變的基本作用?；谶@一點(diǎn), 它很可能會(huì)引起從單一點(diǎn)突變到染色體斷裂或多倍體這樣的染多倍體這樣的染色體組突變。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,29,DNA 鏈斷裂也屬DNA 損傷。很多物質(zhì)能夠引起DNA 鏈直接斷裂, 比如污染物代謝生成的自由基和去堿基位點(diǎn), 能夠引起DNA 分子內(nèi)磷酸二酯鍵的斷裂。當(dāng)動(dòng)物細(xì)胞遭受持續(xù)的氧化應(yīng)激、脫嘌呤作用和內(nèi)源親電子受體如環(huán)氧乙烷的作用, 就會(huì)產(chǎn)生DNA 損傷。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,30,DNA 鏈斷裂的經(jīng)典研究方法 主要有單細(xì)胞微凝膠電泳技術(shù)、微核測(cè)定法等。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 出

15、現(xiàn)了一系列以聚 合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)為基礎(chǔ)的、在分子水平上檢測(cè)污染物質(zhì)導(dǎo)致生物體DNA 損傷的DNA 指紋技術(shù)，如功能基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等, 這些技術(shù)與檢測(cè)基因突變、染色體畸變和損傷為主的經(jīng)典研究方法如彗星分析、微核實(shí)驗(yàn)等相比，簡(jiǎn)便、快速、靈敏。,四、抗生素的分子生態(tài)毒理研究進(jìn)展,31,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),樣品的檢測(cè)技術(shù)主要有 微生物法、 薄層色譜法(TLC)、 高效液相色譜法 (HPLC)、 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC/MS) 酶聯(lián)免疫法(ELISA) 毛細(xì)管電泳(CE),32,1、微生物法 微生物檢測(cè)法是抗生素殘留檢測(cè)的傳統(tǒng)方法，在過(guò)去大部分時(shí)間內(nèi)在抗生素的檢測(cè)中占主

16、導(dǎo)地位。 微生物檢測(cè)方法的主要原理是根據(jù)抗微生物藥對(duì)特異微生物的抑制作用來(lái)對(duì)環(huán)境中殘留的抗微生物藥進(jìn)行定性或定量的檢測(cè)。 微生物法具有前處理簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、批量大等優(yōu)點(diǎn)，但靈敏度較低、耗時(shí)較長(zhǎng)、操作較復(fù)雜，易受到其他抗生素的干擾，缺乏專(zhuān)一性和精確度，此方法并不常用,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),33,2、薄層色譜法 薄層色譜法是Kirchner 等在20 世紀(jì)50 年代從經(jīng)典柱色譜法及紙色譜法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種色譜技術(shù)。 按涂布薄層固定相的性質(zhì)可分為吸附薄層色譜、表面分配薄層色譜、離子交換薄層色譜和薄層電泳。 薄層色譜法常作為樣品篩選方法，不需要特殊設(shè)備，方法簡(jiǎn)單、快速、直觀，有利于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。但其

17、前處理復(fù)雜、靈敏度低、重復(fù)性差。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),34,3、液相色譜法 高效液相色譜HPLC是目前廣泛應(yīng)用的一種理化檢測(cè)方法，它引入了氣相色譜理論，在技術(shù)上采用了高壓泵，高效固定相和高靈敏度檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了分離速度快、效率高和操作自動(dòng)化。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),35,幾乎所有的化合物包括高極性/離子型待測(cè)物和大分子物質(zhì)，均可用HPLC進(jìn)行測(cè)定。HPLC的分離機(jī)制與常規(guī)柱色譜相同，但填料更加精細(xì)，需高壓泵推動(dòng)，柱效高(105塔板/m)、速度快、靈敏度與GC相近。最常用的檢測(cè)方式為濃度型的紫外檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),36,4、液相質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) 液相色譜-

18、質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)兼具HPLC 的強(qiáng)分離能力，同時(shí)又具有MS 的高靈敏度和極強(qiáng)的定性鑒定能力，是目前檢測(cè)復(fù)雜基體組織中痕量抗生素發(fā)展最迅速的分析手段之一。HPLC-MS 的接口部件為電噴霧離子源，正電荷模式，產(chǎn)生的主要質(zhì)譜離子峰為（M+H）+或（M+Na）+，可用此峰進(jìn)行定量分析，以其他碎片峰定性確定殘留物的結(jié)構(gòu)。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),37,另外在液相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)發(fā)展高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法，國(guó)內(nèi)外利用此技術(shù)同時(shí)檢測(cè)土壤中氟喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)和磺胺類(lèi)18種抗生素。土樣經(jīng)SAX-HLB 串聯(lián)小柱凈化集，在HPLC/MS/MS 多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式下進(jìn)行定性及定量分析。,五、環(huán)境中抗生素的檢

19、測(cè)技術(shù),38,5 、酶聯(lián)免疫法 酶聯(lián)免疫法是20 世紀(jì)70 年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的免疫學(xué)技術(shù)，它將酶促反應(yīng)的高效率和免疫反應(yīng)的高效專(zhuān)一性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可對(duì)各種微量有機(jī)物進(jìn)行測(cè)定，具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、方便快速、對(duì)儀器設(shè)備要求不高的優(yōu)點(diǎn)。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),39,6、 毛細(xì)管電泳法 毛細(xì)管電泳是20 世紀(jì)80 年代中后期迅速發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力的新型液相分離分析技術(shù)。毛細(xì)管電泳具有高效、快速等優(yōu)點(diǎn)。,五、環(huán)境中抗生素的檢測(cè)技術(shù),40,六、水中微量抗生素的去除,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除 離子交換/消毒 生物處理 砂濾 （二）微量抗生素的

20、深度處理 活性炭吸附 膜過(guò)濾及膜生物反應(yīng)器 化學(xué)氧化及高級(jí)氧化技術(shù),41,1、 離子交換/消毒 ClO2 和Cl2除了殺滅細(xì)菌外, 自身的強(qiáng)氧化性也可以去除水中的殘留抗生素。 采用Cl2 處理40 min, 能夠去除河水中90% 的 甲氧芐氨嘧啶和磺胺類(lèi)抗生素。ClO2 可以去除與它有較高反應(yīng)活性的磺胺類(lèi)和大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素, 且處理效果及反應(yīng)速率比Cl2 好。,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除,42,但是, 這些消毒過(guò)程中的氯氧化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的亞氯酸鹽副產(chǎn)物, 根據(jù)USEPA規(guī)定的水體中亞氯酸鹽含量 1. 0 mg /L的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算, ClO2 的安全使用劑量 1. 4 mg

21、/L。這種安全濃度的限制使得ClO2 在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法發(fā)揮出色的處理效果。通常的水處理?xiàng)l件下, 上述處理方法對(duì)抗生素的去除效率不理想。要充分發(fā)揮作用, 需要對(duì)水體進(jìn)行pH 調(diào)節(jié)等預(yù)處理, 或建立在副產(chǎn)物的毒性研究之上。因此, 它們多作為預(yù)處理或后處理工序, 一般不單獨(dú)使用。,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除,43,2、生物處理 生物處理法是去除有機(jī)污染物最常用的方法,包括好氧、厭氧、厭氧/好氧組合處理等方法。 在好氧生物處理中, 活性污泥法是比較成熟的技術(shù)之一。有研究報(bào)道, 傳統(tǒng)活性污泥法( CAS )對(duì)污水中ng /L水平的微量氟喹諾酮類(lèi)抗生素的去除率為88% 91%, 對(duì)磺胺類(lèi)的去除率

22、為67% 94%, 對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)的去除率為30% 61%, 但是對(duì)甲氧芐氨嘧啶的去除率僅為2% 32%。,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除,44,厭氧生物處理在污水抗生素處理上也有一定優(yōu)勢(shì)。 兩相厭氧污泥法可以去除污水中95% 100%的殘留磺胺甲惡唑和羅紅霉素，且處理效果不受溫度等的影響。 好氧生物處理負(fù)荷低, 厭氧處理出水水質(zhì)較差,通過(guò)好氧、厭氧、物化法的結(jié)合可以解決這些問(wèn)題,提高整體處理效果。,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除,45,3、砂濾 砂濾介質(zhì)上生成的生物膜對(duì)抗生素具有一定的降解效果。,（一）常規(guī)處理工藝對(duì)微量抗生素的去除,46,1、活性炭吸附 活性炭具有很高的物理吸附和

23、化學(xué)吸附功能,廣泛應(yīng)用在污水處理中, 其中包括顆?；钚蕴? GAC )和粉末活性炭( PAC )。GAC 過(guò)濾和PAC吸附對(duì)微量抗生素都有很好的去除作用，通?；钚蕴款w粒越小、用量越多、接觸時(shí)間越長(zhǎng)、水中有機(jī)物越少則去除效果越好。,（二）微量抗生素的深度處理,47,2、膜過(guò)濾及膜生物反應(yīng)器 基于分子篩機(jī)制的膜過(guò)濾技術(shù)對(duì)大分子抗生素的去除效果最好, 而小分子抗生素需要較小的膜孔徑, 容易造成膜通量的下降和堵塞, 耗能較高, 這是需要解決的問(wèn)題。因此, 在選擇膜的類(lèi)型時(shí), 需要綜合考慮膜、污染物和廢水性質(zhì)等因素。 目前影響膜處理的主要因素是膜垢, 此外Ca2+ 、Mg2+ 等離子對(duì)膜處理效果和壽命也

24、有一定影響。,（二）微量抗生素的深度處理,48,3、化學(xué)氧化及高級(jí)氧化技術(shù) 高級(jí)氧化技術(shù)( AOPs) 通過(guò)化學(xué)氧化劑( O3、H2O2過(guò)渡態(tài)金屬等)和輔助能量(紫外線、電流、射線等)結(jié)合, 形成大量自由基氧化分解有機(jī)污染物，由于自由基的活性強(qiáng)、選擇性小, 因此AOPs的處理范圍和效果比單獨(dú)的化學(xué)氧化技術(shù)好。 在抗生素處理中經(jīng)常采用的AOPs有O3 /H2O2、O3 /UV、H2O2 /UV、光化學(xué)氧 化( TiO2 /h )等。,（二）微量抗生素的深度處理,49,電化學(xué)氧化相關(guān)技術(shù)是AOPs研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，難生物降解有機(jī)物在電極上可以直接降解或與 OH 自由基間接發(fā)生反應(yīng)，相比于化學(xué)氧化, 該技術(shù)反應(yīng)條件易于控制, 無(wú)需氧化劑, 出水無(wú)需額外處理。,（二）微量抗生素的深度處理,50,1、需要加強(qiáng)研究的科學(xué)問(wèn)題 1990 年歐盟各國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)環(huán)境中抗生素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究, 并對(duì)人用抗生素和獸用抗生素做了嚴(yán)格的限定。美國(guó)于2001年也開(kāi)始了水體中抗生素殘留的大范圍調(diào)查和研究。 我國(guó)人口眾多且高度密集,污水處理系統(tǒng)很不完善, 在某些地區(qū)生活污水未經(jīng)處理直接排入環(huán)境中,七、問(wèn)題與建議,51,目前, 需要加強(qiáng)研究的幾個(gè)科學(xué)問(wèn)題大致如下: 1) 我國(guó)環(huán)境中抗生素的來(lái)源及其區(qū)域分布特征對(duì)我國(guó)地表水、地下水和土壤等進(jìn)行調(diào)查采樣