两种常用抗生素的光解影响因素研究文献综述

1抗生素

1.1抗生素污染现状

抗生素是指生物在其生命活动过程中所产生的，或由其他方法获得，能在低微浓度下有选择性的抑制或影响物种生物功能的有机物质[1]。抗生素的使用对人类医学起了跨时代的意义，是当前世界上用量最大，使用最广泛的药物之一。目前使用的抗生素有10余类300多种，临床上用于治疗感染性疾病的常用抗生素有100多种[2]。而我国是抗生素使用大国，在中国使用，销售量在前15位的药品中，有10种就是抗生素类药物。其中，使用广谱抗生素和联合使用的占58%，远高于30%的国际水平[3]。抗生素包括人用和兽用两类，我国人用抗生素居于世界领先地位，例如药品与个人护理品（PPCPs）中包含多种抗生素，其进入环境的途径多种多样，既可以在生产过程中通过废水，废渣和废气等途径直接进入环境介质，还可以被人体摄入体内后，经尿液，粪便进入水体，土壤等环境介质[4, 5]。另外，在渔产养殖中也会大量使用抗生素以有效控制由微生物病原体等引起的病害[6]。抗生素的大量使用导致自然环境中抗生素含量明显升高。吴维在对天津市供水系统中32个采样点进行采样后发现，潘家口水库附近水域中抗生素总量浓度最大值分别为118.30ng/L和98.42ng/L，最小值分别为7.70ng/L和16.83ng/L[7]。杜雪选择7种常见抗生素在南昌市不同类型的地表水体中进行检测，发现抗生素在畜禽养殖区的总浓度范围为0.15~1.57mu;g/L，在水产养殖区的总浓度范围为0.28~26.21mu;g/L，喹诺酮类、磺胺类和四环素类等抗生素在该水体中均有明显的残留;抗生素在城市生活区的总含量范围为0.21~13.62mu;g/L，其中喹诺酮类是该区水体中抗生素污染的优势组分[8]。

抗生素本身及其降解产物会给养殖鱼类等水生生物，禽畜乃至人类带来巨大的潜在影响。抗生素滥用所带来的直接和间接影响难以估计：抗生素在杀害病原体的同时还会损害非靶器官的身体部位，其中间代谢产物经过肝肾排除体外的时候也会对身体器官产生一定的损害；还会导致大量致病菌的产生[9]。细菌与抗生素长期接触，为获得更多的生存优势，发生进化以适应变化的生存条件[10]。近年来在世界范围内陆续发现药物抗性超级致病微生物，我国也有新闻报道发现超级细菌的存在，抗生素的生态行为和环境效应开始引起人们的广泛关注[11]。

本实验选用盐酸四环素和诺氟沙星两种典型抗生素进行研究，诺氟沙星属于喹诺酮类抗生素，喹诺酮作为一类高效的抗生素，在医疗、水产及畜牧养殖中应用广泛，而持续的生产、使用和排放，导致该类抗生素经常在废水和天然水体中检出。近期研究表明，喹诺酮类抗生素在极低的环境浓度下即可诱导抗药菌群的产生，并具有潜在的生态风险。目前已有一些研究开始关注该类抗生素的环境行为和生态风险，但大多数喹诺酮类抗生素在河口水体中的环境转化行为尚不清楚。盐酸四环素属于四环素类抗生素，也是我国使用最多的药品添加剂。德国草原0-10cm表层土中检测到四环素浓度为0.86mg/kg，农业表层土中甚至达到4mg/kg[12]。

1.2抗生素环境行为

抗生素一旦通过各种途径进入环境介质，就会发生一系列的物理，化学，和生物反应，其中物理反应主要是抗生素的吸附和迁移行为；生物反应主要是微生物降解，而抗生素容易诱导环境介质中的生物或细菌产生耐药性基因，表现出耐药性[13]；化学反应主要包括抗生素的化学降解和光降解，光降解是污染物在自然环境中非常重要的非生物降解过程，太阳辐射中的紫外线辐射可以在很大程度上影响水环境中抗生素的化学成分的变化[14]。大部分抗生素药物经光照后以其母体或者中间代谢产物的形式进入环境中，给人体健康和生态环境造成潜在的威胁[15]。本实验通过模拟自然光照中的紫外光辐射条件，探讨抗生素浓度、pH值、Ca² 浓度和腐殖酸浓度等因素对盐酸四环素和诺氟沙星等抗生素光解效率的影响。

2抗生素污染治理技术研究

抗生素废水的主要处理工艺包括厌氧生物处理和好氧生物处理，由于抗生素废水中含有较高浓度的难降解有机物，抗生素和胶体含量高，pH变化范围大等特性[16]，需要驯化培育具有耐药性并且能够分解抗生素的特定微生物种群或活性污泥[17]。因此在使用生物方法处理前通常采用一定的预处理手段将难降解的大分子有机物分解成易降解的小分子物质，提高废水的可生化性。