污水处理系统中抗生素抗性基因污染研究

乐简剑

广西绿晨环境工程有限公司530003

摘要：本文在阐述抗生素抗性基因在污水处理系统中的来源及形成机制的基础上，对其分布特征、常用消减去除技术及其效果等进行了具体分析，以期为更好地控制抗生素抗性基因的传播扩散提供参考借鉴。

关键词：抗生素抗性基因；污水处理系统；污染

抗生素抗性基因是近年来全球范围内威胁人类健康的重大隐患之一，而其引起的不同程度的负面生态环境效应也成为国际社会普遍关注和研究的焦点。造成抗生素抗性基因出现并传播的主因，是长期以来抗生素在人类医疗、畜牧业、水产养殖等领域的滥用所造成的抗生素污染和胁迫，有资料显示，近年来包括中国在内的很多国家和地区的水体中均检测到不同种类、数量的抗生素抗性基因，广西邕江南宁市区段也监测到四环素类、磺胺类等常见抗生素抗性基因，有学者指出，邕江、珠江、海河等水体中抗生素抗性基因的出现主要是源于生活污水的排放，并将污水处理系统视为抗生素抗性基因的重要污染源及其蔓延至自然环境的主要途径。因此，加强对污水处理系统中抗生素抗性基因的来源、分布及消减去除技术的研究，对于控制抗生素抗性基因的传播扩散有积极意义，本文就此进行分析探讨。

1抗生素抗性基因在污水处理系统中的来源及形成机制

有资料表明，抗生素在使用过程中有高达80%～90%不能被充分吸收利用，而是经过人畜粪便直接排出体外，进入土壤或水体，而我国抗生素滥用问题非常严重，有数据显示我国每年抗生素的消费量约是美国的10倍，因此负责收纳来自居民生活污水、制药厂制药废水、医院医疗废水以及畜牧水产养殖废水等的污水处理系统，因含有大量抗生素，往往成为抗性基因的重要污染源。实践中，污水处理系统中导致抗生素抗性基因产生、形成的因素较多，具有可概括为如下两方面：一是污水处理系统的进水来源较为复杂，而由于当前我国污水处理系统对抗生素的去除效果普遍较低，抗生素残留浓度较高，其中的一些细菌由于与居民生活中或是医院中使用的抗生素有接触而衍变成抗生素抗性细菌，并且携带抗生素抗性基因；二是污水处理系统中微生物密度高、种类多，抗生素抗性细菌携带的抗性基因通过与细胞中的质粒、转座子、基因盒等可移动遗传因子结合，可诱导周围环境中的微生物菌群产生新突变以及通过水平基因转移而获得耐药性，并在不同环境介质中扩散。此外，国外有研究显示，低浓度的抗生素残留也同样会促进抗性细菌和抗性基因的增殖扩散。由此可见，污水处理系统中残留的抗生素以及微生物菌群是抗生素抗性基因形成的重要机制。

2抗生素抗性基因在污水处理系统中的分布分析

3抗生素抗性基因在污水处理系统中的消减

由上所述可见，污水处理系统是抗生素抗性基因的重要储库及其蔓延至自然环境的主要途径，因此污水处理系统自然也就成了去除抗性基因的关键防线。近年来，随着抗生素抗性基因污染问题越发严峻，相关消减去除技术的研究也越来越多，常用的消减去除工艺主要有厌氧/好氧污泥消化处理工艺、人工湿地处理工艺、消毒处理工艺（如加氯消毒工艺、紫外消毒工艺）、深度处理工艺（如膜处理、高级氧化）等。由于不同处理工艺以及组合方式对抗生素抗性基因的消长有不同效果，因此针对性地采取相应的处理措施尤为重要。如本次研究中，我们分别采用好氧生物滤池、人工湿地系统及紫外消毒等处理工艺对污水处理厂中的tetA、tetO、tetW、sulⅠ、sulⅡ等抗性基因去除效果进行研究，因β-内酰胺类抗性基因浓度较低故不做探讨，所得结果如表2所示。结果显示，在三种处理工艺中，去除效果从高至低依次为：人工湿地系统＞好氧生物滤池＞紫外消毒。此外，有研究指出，由于紫外消毒不但对抗生素抗性基因的削减没有明显效果，且很可能造成抗生素抗性基因丰度的增加，加大环境风险，但可通过加入Ag-TiO2复合纳米材料的措施，提升紫外光消毒效果。

表2不同处理工艺中抗生素抗性基因ARGs的削减数（数量级）

总之，我国作为抗生素生产和使用大国，抗生素残留问题及因此造成的抗生素抗性基因污染问题，已成为日益突出的新型环境污染问题。污水处理系统作为抗性基因污染的“汇”，以及向大自然排放抗性基因污染的“源”，掌握污水处理系统中所含的抗生素抗性基因的来源、分布，做好相关检测，进而针对性地采用高效科学的消减处理工艺成功去除抗生素抗性基因，尤为重要，而这也是我们环境工程工作者在今后应加强研究的重要课题。

参考文献：

[1]于帅，李锦.抗生素抗性基因在废（污）水处理系统的来源、传播扩散、归趋以及污染控制研究进展[J].环境化学，2013（11）：2059-2071.

[2]刘素梅.污水处理厂抗生素抗性基因分布及去除研究[J].资源节约与环保，2014（6）：140.