幾種頭孢類(lèi)抗生素在污水處理過(guò)程中的分布特征及其環(huán)境行為研究.pdf

1、藥物與個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)是當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。水環(huán)境中藥物殘留問(wèn)題已引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。未被完全吸收、利用的藥物或其代謝物將通過(guò)尿液、糞便排泄等途徑進(jìn)入城市污水或醫(yī)院污水，而污水處理廠現(xiàn)有處理技術(shù)不能對(duì)其進(jìn)行有效去除，有可能在水環(huán)境中形成“假性持久性”污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境以及人類(lèi)健康造成危害。本文首先以藥物在水環(huán)境中的預(yù)測(cè)含量、持久存在性及其毒性為依據(jù)，建立了水環(huán)境中“優(yōu)先控制藥物”篩選體系。以上海市為例，對(duì)七大類(lèi)(共47種)藥

2、物在水環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。選取了頭孢他啶(Ceftazidime，CAZ)、頭孢拉定(Cefradine，CED)、頭孢克洛(Cefaclor，CCR)、頭孢噻肟(Cefotaxime，CTX)、頭孢哌酮(Cefoperazone，CPZ)等五種頭孢類(lèi)抗生素(屬于β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素)作為本研究的目標(biāo)分析物展開(kāi)相關(guān)研究。 建立了固相萃取-高效液相色譜-紫外檢測(cè)(SPE-HPLC-UVD)分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境樣品(包括不同水樣

3、和污泥樣)中的五種頭孢類(lèi)抗生素進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。五種頭孢類(lèi)抗生素在所有水樣中回收率符合檢測(cè)要求，MDL在26.14-59.44ng/L之間。利用所建立的分析方法，對(duì)目標(biāo)分析物在上海市兩家污水處理廠(MH污水廠、XZ污水廠)中的分布特征及其對(duì)受納水體的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，五種頭孢類(lèi)抗生素在兩家污水處理廠的進(jìn)水、初沉水和出水中都有檢出，濃度水平在ng/L-μg/L。綜合MH污水廠的四次采樣分析，發(fā)現(xiàn)7月份的檢測(cè)濃度水平均低于其他三個(gè)月

4、份，這可能與頭孢類(lèi)抗生素使用量的季節(jié)波動(dòng)和溫度升高促進(jìn)其降解有關(guān)。比較分析兩污水廠數(shù)據(jù)，結(jié)果提示氧化溝工藝對(duì)頭孢類(lèi)抗生素的去除效果比A2/O工藝好。另外，五種頭孢類(lèi)抗生素在出水中的日流量計(jì)算結(jié)果表明，不同時(shí)期不同頭孢類(lèi)抗生素的排放負(fù)荷不同，對(duì)受納水體的潛在影響也不同。 對(duì)頭孢類(lèi)抗生素在水環(huán)境中的水解、生物降解、光解及吸附行為規(guī)律進(jìn)行了研究。頭孢類(lèi)抗生素降解過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，CAZ、CED、CTX和CPZ在50℃下的半衰期分

5、別為1.83，3.73，0.70和1.07天。水解是頭孢類(lèi)抗生素降解的主要途徑之一。水解速率隨溫度或pH的增加而加快，提示可以通過(guò)加熱或加堿的方法處理含有頭孢類(lèi)抗生素的廢水。另外，污水中頭孢類(lèi)抗生素的水解速率較在其他水體快。微生物及光照對(duì)頭孢類(lèi)抗生素降解的影響不明顯。通過(guò)HPLC分析了水解產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)25℃保存10天后主要的降解產(chǎn)物為頭孢類(lèi)抗生素的母體物質(zhì)7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)。污泥吸附試驗(yàn)結(jié)果顯示，污泥吸附平衡時(shí)間是4h；吸附曲

6、線能用Freundlich和Langmuir等溫線較好的擬合；吸附常數(shù)(Kd)均小于0.005，表明污泥對(duì)它們的吸附作用較?。挥袡C(jī)質(zhì)吸附常數(shù)(Koc)均小于0.02，表明其在污泥中的遷移性較弱；吸附Gibbs自由能函變均小于20kJ/mol，提示吸附機(jī)制為物理性吸附，主要吸附作用力為疏水鍵力。 活性污泥呼吸抑制試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在濃度0-40.0mg/L范圍內(nèi)，CAZ、CED、CCR、CTX及CPZ對(duì)活性污泥呼吸有抑制也有促進(jìn)作用，沒(méi)有

7、明顯規(guī)律。其原因可能與抗生素對(duì)微生物的抑制作用、抗生素本身又能作為微生物的碳源和氮源以及活性污泥中的微生物群落的耐藥敏感性不同等因素有關(guān)。 綜上所述，水環(huán)境中頭孢類(lèi)抗生素的檢出再一次證實(shí)了其在中國(guó)的大量生產(chǎn)和不合理的使用。頭孢類(lèi)抗生素及其降解產(chǎn)物對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響尚未明確，其在水環(huán)境中的“假性持久性”污染狀況不容忽視。由于國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道極為罕見(jiàn)，本研究具有較強(qiáng)的原創(chuàng)性，為管理部門(mén)制訂相關(guān)政策，保護(hù)生態(tài)和人體健康提供了重要參考