污水處理廠抗生素抗性基因分布和去除研究

劉素梅

（河源污水處理廠 廣東河源 517000）

污水處理廠抗生素抗性基因分布和去除研究

劉素梅

（河源污水處理廠 廣東河源 517000）

在自然選擇的情況下，保持著一定濃度的抗生素環(huán)境，能夠間接地“培養(yǎng)”了很多在抗性基因環(huán)境下生存的細(xì)菌等微生物，它們就具備有了相應(yīng)的抗生素抗性。擁有抗性基因的細(xì)菌大量滋生，對(duì)生態(tài)安全和人類生命健康造成巨大的威脅，研究抗性基因的分布和去除，對(duì)世界醫(yī)學(xué)研究和保護(hù)人類健康有著巨大作用。筆者從污水處理廠抗生素抗性基因的分布和去除出發(fā)，做一個(gè)展望。

污水處理廠；抗生素；抗性基因；分布；去除

抗生素是一種廣泛應(yīng)用于治療和預(yù)防疾病的重要藥物，在醫(yī)學(xué)發(fā)展歷史上有著舉足輕重的地位。在抗生素的使用中，主要用于治療人類和動(dòng)物治療：人類主要應(yīng)用于治療人類疾病，增加機(jī)體對(duì)疾病的抗性；而在動(dòng)物的抗生素使用過(guò)程中，除了常見(jiàn)的動(dòng)物疾病治療外，還能促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體性能等。抗生素在生物醫(yī)學(xué)發(fā)展過(guò)程中不可取代，然而，近年來(lái)隨著人類醫(yī)學(xué)水平的不斷提高，使抗生素被愈發(fā)廣泛使用或者是濫用，從生物自然選擇的角度直接保留了擁有抗性基因的細(xì)菌，使抗性細(xì)菌大量繁殖，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成巨大的威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在抗生素的使用過(guò)程中，有80%-90%的抗生素沒(méi)經(jīng)過(guò)人體和動(dòng)物機(jī)體的吸收，直接排出體外，進(jìn)入大自然。可以這么說(shuō)，城市的污水處理系統(tǒng)是人類回收和去除抗性基因的第一道防線，污水中含有大量的細(xì)菌微生物和抗生素藥物使用殘留，利用抗生素的去除技術(shù)能夠去除大部分的細(xì)菌和抗性基因，去除率可以達(dá)到95%以上。

1 污水處理廠抗生素抗性基因的分布

污水處理廠接收來(lái)自城市各個(gè)地方的污水，有來(lái)自城市醫(yī)院廢水、病人排泄物、養(yǎng)殖場(chǎng)廢水、寵物醫(yī)院醫(yī)用廢水、動(dòng)物排泄物、居民使用的抗生素藥物殘留等。在不同的抗生素使用環(huán)境下，檢測(cè)出抗生素的濃度不同。

科學(xué)家P r ud e n對(duì)部分畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)的廢水和就近的河流進(jìn)行抗生素的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了四環(huán)素類抗生素和磺胺類抗生素大量存在，部分廢水和流域達(dá)到5.0×107co p i es/mL，而沿著河流流域和養(yǎng)殖場(chǎng)周圍進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)殖場(chǎng)的河流流域內(nèi)，四環(huán)素類抗生素和磺胺類抗生素含量均在一個(gè)數(shù)量級(jí)單位內(nèi)，相反，離開流域，四環(huán)素類抗生素和磺胺類抗生素含量均下降了三個(gè)數(shù)量級(jí)單位以上。可見(jiàn)，水流是抗生素抗性基因的傳播來(lái)源。

科學(xué)家A u e rba c h的研究中發(fā)現(xiàn)，污水處理廠的抗性基因含量極高，抗性基因數(shù)目可達(dá)到數(shù)十種，四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、喹諾酮類、磺胺類以及其他抗生素基因都有大量存在。當(dāng)然，根據(jù)世界各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和醫(yī)療水平的不一致，城市污水處理廠的抗性基因分布也大不相同：中國(guó)是抗生素生產(chǎn)和使用大國(guó)，年使用和生產(chǎn)量達(dá)到十萬(wàn)噸以上，因此在污水處理廠中，抗性基因含量遠(yuǎn)超其他國(guó)家，尤其是四環(huán)素類和磺胺類的含量。可以說(shuō)，抗生素的抗性基因的分布是廣泛的，種類也是繁多的，因此只有做好污水處理廠抗生素抗性基因的相關(guān)檢測(cè)，才能為抗性基因的去除建立科學(xué)依據(jù)。

2 污水處理廠抗生素抗性基因的去除

抗生素抗性基因的去除必須對(duì)癥下藥，并適當(dāng)采用相應(yīng)的物理、化學(xué)、生物去除法，在去除抗生素的前提下，再利用生物療法殺死有抗性基因的細(xì)菌等微生物，便能完成對(duì)抗性基因的去除。在眾多基因去除方法中，包括膜生物反應(yīng)器法、氧化法、水解法、活性污泥過(guò)濾法、生物降解法等。筆者根據(jù)總結(jié)，描述以下幾種方案。

2.1 抗生素成分的水解法

化學(xué)法是抗生素的降解方式之一，工業(yè)上通常采用化學(xué)方法（如在污水中加強(qiáng)酸、強(qiáng)堿）使抗生素降解的辦法，減少污水中的抗生素成分，從而減少含有抗生素基因的抗生菌，是污水處理廠去除抗生素基因的重要方式之一。

2.2 抗生菌的消毒殺菌法

采取殺菌消毒法也是污水處理廠常用的去除抗性基因的方法，其原理是運(yùn)用消毒殺菌，去除污水中的抗生菌，從而達(dá)到減少抗性基因的功效。根據(jù)Ma c a u l e y等科學(xué)家的殺菌方法研究表明，采用重氯消毒、紫外線以及臭氧消毒方法，對(duì)污水中的抗生菌有著明顯的功效，尤其是去除四環(huán)素類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素基因。在他的研究分析中，臭氧增加100mg/L含量時(shí)，其殺菌功效翻數(shù)倍，去除達(dá)到10的倍數(shù)菌數(shù)，可見(jiàn)消毒殺菌法的重要性。

2.3 氧化光解法

氧化光解法機(jī)理是運(yùn)用太陽(yáng)光等照射，引發(fā)污水內(nèi)的氫氧根和酸根離子等作用于抗生素上，使抗生素酸化分解，從而在一定條件下激發(fā)轉(zhuǎn)化為非抗生物質(zhì)，達(dá)到光解目的。在污水處理廠通常放置污水光下靜置一段時(shí)間才進(jìn)一步處理，這就是其中原因之一。

3 結(jié)語(yǔ)

在中國(guó)，抗生素的使用量是非常巨大的，而在生物治療上的抗生素使用率極為低下，大部分都流失到生活以及生產(chǎn)廢水中，導(dǎo)致?lián)碛锌剐曰虻募?xì)菌大量生長(zhǎng)。城市污水處理廠是去除抗生素基因的重要場(chǎng)所，如何做好城市污水處理廠的抗生素處理問(wèn)題，成為目前國(guó)內(nèi)生物環(huán)境學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。這樣要求我們從抗生素的分布出發(fā)，不斷學(xué)習(xí)和研究，掌握抗生素的監(jiān)測(cè)方法，運(yùn)用高效科學(xué)的處理方法，成功去除抗生素抗性基因，為世界的污水處理貢獻(xiàn)自己的智慧。

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