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环境工程|自然水环境中抗生素的污染现状、来源

近年来,抗生素作为一类新兴有机污染物在自然水环境中的出现引起了国内学者的广泛关注。抗生素作为治疗感染性疾病的药物,其使用广泛且用量较大。然而,抗生素进入人体或动物体内之后,有5%~90%是以母体结构形态或代谢产物形态通过尿液或粪便排出体外。例如,30%的诺氟沙星和70%的氧氟沙星未能代谢而从尿液中排出体外;55%的罗红霉素和65%的阿奇霉素以母体结构形态经由粪便排出体外。因此,抗生素的大量使用容易导致其通过直接或间接的途径进入环境,进而造成环境污染、危害生物体健康。

目前,世界诸多地区的自然水环境中已检测到抗生素的存在,它们对环境中生物体造成的潜在不利影响已引起研究者的高度重视,相关研究已经展开。本文综述了近几年国内外不同地区的自然水环境中抗生素的污染状况,同时分析了抗生素出现在环境中的主要来源。另外,基于目前已有研究成果对抗生素造成的环境危害进行了综述,以期加强对自然水环境中抗生素污染的认识,同时希望能为进一步开展抗生素环境风险评估及污染减排控制等研究提供参考。

随着现代分析技术的发展和人们环境安全意识的增强,抗生素等新兴有机污染物在自然水环境中的出现已引起广泛关注。简述了不同自然水体中抗生素的污染现状,分析了自然水环境中抗生素的主要来源和环境危害。分析表明:抗生素在近海海域和河流中的检出频率和浓度均高于湖泊和地下水中的值,这可能是由于人类活动以及污水排放在海洋与河流中较其他水体更频繁所致;污水处理厂出水是自然水环境中抗生素出现的重要来源之一,而抗生素在污水处理厂的去除率与其自身物理化学性质和污水处理工艺有关。

01自然水环境中抗生素的污染现状

抗生素类药物使用范围广、用量较大,导致其在自然水环境中出现的概率较大。诸多国内外的研究报道指出,自然水环境中已经检测出多种抗生素,包括海洋、河流、湖泊和地下水等自然水体。

1.海洋中的抗生素

海洋是地球上最辽阔的水体,是自然水体的最主要组成部分,海洋中拥有种类繁多的生物,其生态系统极为庞大。抗生素类污染物对海洋的污染不容忽视。诸多研究考察了国内外一些海域中抗生素的污染状况,如表1所示,其检出浓度为0.3~ ng/L。虽然其浓度处于纳克级、微克级水平,但抗生素种类繁多,目前的大部分研究所考察的抗生素种类有限,并不能反映出水体中抗生素的实际污染状况,因此也很难评估其真实危害。
表1 国内外海域中抗生素的污染现状

2.河流中的抗生素

河流是地球淡水资源的重要组成部分,是人类活动用水如工业用水和饮用水等的主要来源之一,其水质不仅对河流生态系统中的生物有影响,还对工农业生产与人体健康具有直接影响。抗生素类污染物对河流的污染同样关系到河流生态系统健康、人体健康等,因此引起了广泛关注。如表2所示,依据已有文献报道,国内外的许多河流中已检测到多种抗生素,其浓度为0.13~1900 ng/L。我国的重要河流,如长江、黄河、珠江等,均检测到抗生素类污染物。

表2 国内外河流中抗生素的污染现状

3.湖泊与地下水中的抗生素

湖泊与地下水都是地球上重要的淡水资源,诸多研究表明,一些地区的湖泊与地下水均受到抗生素类污染物的污染,部分报道如表3与表4所示。安大略湖、密歇根湖、我国的太湖、青山湖等均检测出抗生素,浓度为0.05~940 ng/L。地下水中抗生素的浓度为0.57~503 ng/L。从所涉及的文献看,湖泊与地下水中抗生素的浓度要比河流与海洋中的值低,这可能是由于人类活动在海洋与河流中较其他水体更频繁所致。

表3 国内外湖泊中抗生素污染情况对比

表4 国内外地下水中抗生素污染情况对比

02水环境中抗生素的来源

通过上文可看出,全球许多地区的海洋、河流、湖泊、地下水等水体中均检测出抗生素,可见抗生素类污染物对于自然水体的污染具有普遍性。本文通过总结已发表文献,归纳了抗生素进入自然水体的主要途径包括污水处理厂、水产养殖场、畜牧养殖场和药品不恰当丢弃。图1为抗生素进入自然水环境的途径。