废水中磺胺类抗生素的控制技术研究现状

康蓓蓓+黎春燕

摘 要：针对难降解的磺胺类抗生素，传统污水处理工艺处理效果不理想，本文介绍了水体中磺胺类抗生素的来源及危害，综述国内外磺胺类废水的控制技术研究现状，并对每种技术的处理效果及优缺点进行分析，以期为解决磺胺类抗生素的污染问题提供参考。

关键词：磺胺类 废水 控制 研究进展

中图分类号：X523 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0117-02

近年来，随着医学技术的日渐发达，人工合成类医药物质层出不穷，其中磺胺类抗生素具有抗菌谱广、疗效好等优点，是最早使用的一类[1]。在欧美发达国家的众多公共水供应系统中，磺胺类抗生素经常被检测到，发展中国家也无例外[2，3]。因此，废水中磺胺类抗生素的环境污染及其生态毒理效应已成为我国乃至全球所面临的环境问题之一。

1 磺胺类废水的来源及危害

磺胺类废水的来源主要包括：（1）制药企业废水未处理或处理后未达标直接排放；（2）在人类、畜牧或者水产养殖业的使用过程中进入水体；（3）无用或者过期的磺胺类医药被大量抛入排水沟或者垃圾箱，其中具有药物活性的物质可能伴随废水进入自然水体中或者在填埋场通过渗滤液直接进入地下水，就会对地表水或者地下水产生间接污染。

磺胺类作为一类大分子抗生素，设计时主要是针对人体和动物体内的病原性致病菌，这也使其必然也对人体和环境中其他有机体产生潜在的健康威胁。这类生物难降解的大分子抗生素在水体中富集，可能引起水体和底泥中的微生物、藻类、无脊椎动物、鱼类及两栖类动物等慢性中毒，破坏生态系统[4]；污染土壤、饮用水与食物等，进而对人类的健康造成损害，可能有过敏反应、激素分泌异常甚至三致作用等潜在危害[5]。

2 磺胺类废水的控制技术研究现状

目前，磺胺类抗生素的控制技术包括物理吸附法、化学处理法和微生物处理法。

2.1 物理吸附法

吸附是指当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面产生蓄积从而从水体中去除的作用。不同的吸附剂吸附效果不同，王佳丽等[6]就吸附法去除低温水体中的磺胺类抗生素效果做出研究，结果表明：采用的3种材料对磺胺类抗生素的吸附效果为：菌糠>火山渣>骨炭；当水体中磺胺类抗生素的质量浓度均为5mg/L时，菌糠对其吸附率>80%，吸附量为1.60mg/g；采用改性后的火山渣和骨炭，二者对磺胺类抗生素的吸附率>60%，吸附量>0.24mg/g。

目前各种新型材料也逐步应用于抗生素的吸附研究中，鲍晓磊等利用新型的磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除进行研究，结果表明：该复合材料对水中常见磺胺类抗生素有良好的吸附性能，15℃时的平衡吸附量在68.9μg/g（磺胺二甲嘧啶）至99.6μg/g（磺胺甲二唑）之间[7]。此外，吸附剂的投加量、吸附时间也会影响抗生素的去除率。

2.2 化学处理法

化学法几乎可以降解所有的污染物。在化学氧化法处理工艺中，高级氧化工艺（Advanced Oxidation Process，简称AOPs）是20世纪80年代开始形成的处理难降解有机污染物的方法。高级氧化工艺分为臭氧氧化、过氧化氢氧化、二氧化氯氧化、紫外辐射、超声氧化、微波氧化等类型，新兴氧化剂有Fenton试剂、高铁酸盐等。

马艳等[8]就采用高铁酸钾对磺胺嘧啶进行降解实验研究，结果表明，高铁酸钾对磺胺嘧啶的去除率最高可达86.2%，且反应时间迅速，10min就可反应结束。苏荣军等就Fenton试剂处理磺胺甲恶唑制药废水进行研究[9]，结果表明：当Fe2+的投加量为0.2mol/L，H2O2投加量1.0mol/L，pH值为3，H2O2投加次数4次和反应时间为60min的条件下，COD去除率达到88.9%。说明Fenton高级氧化体系对此类难以生物降解的磺胺类制药废水的处理效果很好。

2.3 生物处理法

Yu等[10]采用延长污水处理工艺流程的方法研究抗生素的去除规律，结果表明，当污泥停留时间为200d，水力停留时间12h，初始浓度为1～5?g/L时，磺胺类抗生素有64%～93%的去除率。Yang等[11]在台湾采用小试研究不同废水停留时间（HRT）对去除磺胺类抗生素的影响，HRT分别为2h、2d和2周，研究结果表明：随着HRT的延长，水相中磺胺类抗生素在一直减小，14d后可以全部去除。可见采用传统污水处理工艺生物处理法能取得一定的处理效果，但处理时间长、见效慢。有研究指出使用组合工艺提高处理效果。谷静娟[12]对污水处理厂磺胺类抗生素的去除情况进行了调查，結果表明，预处理对7种磺胺类抗生素的去除率范围为0.7%～62.4%；组合工艺对7种磺胺类抗生素的去除率均为100%。

刘娟等[13]研究了磺胺类抗生素的水解、光解、污泥吸附、生物降解等降解行为，结果表明，磺胺类抗生素在城市污水处理厂中未发生水解，有少量光解和生物降解，主要的去除途径为污泥吸附。降解率由大到小依次为污泥吸附率>生物降解率>光解率>水解率。可见生物处理法的作用很有可能是由活性污泥的吸附性能所决定。

综上所述，生物法由于其成本低，降解有机污染物彻底而广泛使用。但其在处理难降解高分子有机污染物时存在时间长，见效慢的缺点。吸附法是一种可以利用当地材料、经济成本低、见效快的方法，但吸附法只是将污染物转移，有存在降解不彻底、易造成二次污染的隐患。而化学法可以使绝大多数有机污染物特别是难降解高分子有机污染物氧化为无机物，彻底破坏难降解有机物，以达到无害处理的要求，但成本高。所以，在应用时需要根据具体情况具体分析。

3 研究展望

磺胺类抗生素生产和使用过程中，及废弃后，大部分都通过城市污水排放系统进入到城市污水处理厂处理系统，进入到污水处理厂中未代谢的抗生素药物仍具有活性。而城市污水处理厂现有的控制技术对于磺胺类污染物的处理效果并不理想，处理厂的出水反而成为了磺胺类抗生素进入环境的主要途径之一。因此，应深入开展城市污水中磺胺类抗生素的去除规律研究，考察有效的控制条件，进而改进城市污水处理厂现有的处理工艺，为解决磺胺类抗生素的污染问题提供理论依据。endprint

4 结语

我国是药物生产和使用大国，药物及其代谢物对水环境的污染是一个不容忽视的问题，而我国在这些方面的研究还比较薄弱。迫切需要对我国水体中代表性药物污染问题开展研究。期望在国家政府部门的重视下，加大对合成药物基础研究的支持力度，缩短我国与发达国家相关研究的理论水平差距，以便后期为我国决策部门在制定相关质量标准体系及法律法规时提供符合我国情况的科学依据。

参考文献

[1] 徐维海，林黎明，朱校斌，等.水产品中14种磺胺类药物残留的HPLC法同时测定[J].分析测试学报，2004，23（5）： 122-124.

[2] Hirsch R，Ternes T，Haberer K，et al.Occurrence of antibiotics in the aquatic environment[J].Sci.Total Environ，1999，2（25）：109-118.

[3] 周启星，罗义.抗生素的环境残留、生态毒性及抗性基因污染[J].生态毒理学报，2007，2（3）：243-251.

[4] Batt AL，Bruce IB，Aga DS.Evaluating the vulnerability of surface water to antitfiotie contamination from varying wastewater treatment plant discharges[J].Environmental Pollution，2006，142（2）：295-302.

[5] 孙丰霞.污水处理系统中磺胺嘧啶和磺胺甲噁唑的优化处理研究[D].山东农业大学，2014.

[6] 王佳丽，张玉玲，钱红，等.吸附法去除低温水体中的磺胺类抗生素[J].吉林大学学报：理学版，2016（3）：663-669.

[7] 鲍晓磊，强志民，贲伟伟，等.磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除研究[J].环境科学学报，2013（2）：401-407.

[8] 马艳，高乃云.高铁酸钾去除水中磺胺嘧啶[J].同济大学学报：自然科学版，2013，41（1）：106-109.

[9] 苏荣军，韩思宇.Fenton试剂处理磺胺甲恶唑制药废水的研究[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2015（2）：183-186.

[10] Yu T，A.Y.Lin.Removal of antibiotics and non-steroidal anti-inflammatory drugs by extended sludge age biological process[J].Chemosphere，2009，31（6）：842-847.

[11] Yang Sheng fu，Lin Cheng-Fang. Fate of sulfonamide antibiotics in contact with activated sludge sorption and biodegradation[J].Water research，2012，46（10）：1301-1308.

[12] 谷靜娟.反渗透深度处理城市污水中磺胺类抗生素的试验研究[D].河北工程大学，2013.

[13] 刘娟.磺胺类抗生素在城市污水处理厂的分布与迁移转化研究[D].河北工程大学，2012.endprint