1 引言

　　抗生素濫用、抗生素環(huán)境污染的真正危害在于加劇細(xì)菌耐藥性, 引起加大恐慌的“超級(jí)細(xì)菌”.污水處理廠排水是環(huán)境中抗生素的重要排放點(diǎn)源.掌握污水廠各工藝單元污水中抗生素的含量水平, 優(yōu)化現(xiàn)有或開(kāi)發(fā)新的處理工藝, 提高污水廠抗生素藥物的去除效果, 已成為目前環(huán)境工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題.Carballa等對(duì)加拿大加利西亞一污水處理廠中抗生素等藥物的含量進(jìn)行了檢測(cè), 發(fā)現(xiàn)濃度水平在ng·L-1~μg·L-1之間, 活性污泥法可以去除部分物質(zhì); Zorita等對(duì)比分析了瑞典某生活污水和制藥廢水處理過(guò)程中13種抗生素的賦存特征, 結(jié)果表明3級(jí)深度處理可以顯著去除大部分調(diào)查藥品; Gao等對(duì)美國(guó)密歇根州某污水處理廠中15種抗生素藥物的去除效率進(jìn)行了調(diào)查, 并通過(guò)質(zhì)量平衡法探究了藥物的遷移過(guò)程, 認(rèn)為吸附對(duì)所研究的幾種抗生素的去除微不足道, 生物轉(zhuǎn)化和降解是主要機(jī)制.國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究起步較晚, 甘秀梅等采用SPE-HPLC-MS法調(diào)查發(fā)現(xiàn), 我國(guó)西南地區(qū)某污水處理廠中10種典型抗生素的濃度水平在ng·L-1~μg·L-1之間; 嚴(yán)清等檢測(cè)了包括磺胺類、喹諾酮類抗生素在內(nèi)的8種醫(yī)藥活性物質(zhì)在污水處理廠中的含量水平, 并采用EN/PNEC綜合評(píng)價(jià)法評(píng)估了其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn), 結(jié)果表明, 目標(biāo)物質(zhì)在水相中的檢出濃度在ng·L-1~μg·L-1之間, 磺胺甲惡唑、氧氟沙星等在污水廠出水及污泥中的綜合評(píng)價(jià)因子大于1, 可能對(duì)環(huán)境存在不同程度的危害.我國(guó)地域遼闊, 地區(qū)差異大, 抗生素用藥習(xí)慣不盡相同, 探究西北內(nèi)陸城市生活污水處理廠中抗生素藥物的賦存與分布情況, 可以豐富中國(guó)的抗生素污染數(shù)據(jù)庫(kù), 為進(jìn)一步控制抗生素藥物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供支持.

　　本文調(diào)查了9種磺胺類、4種氟喹諾酮類以及1種氯霉素共14種典型抗生素在蘭州市兩個(gè)生活污水處理廠中的含量水平及受納河流中的分布情況, 并對(duì)其在受納水體中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了初步評(píng)估, 揭示了抗生素在污水處理廠中的分布規(guī)律, 為探究其去除機(jī)制和生態(tài)效應(yīng)提供了科學(xué)依據(jù).

　　2 材料與方法

　　2.1 儀器與試劑

　　14種目標(biāo)抗生素包括9種磺胺類抗生素(SAs):磺胺嘧啶(SD)、磺胺砒啶(SPD)、磺胺噻唑(ST)、磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)、磺胺甲基惡唑(SMZ)、磺胺間甲氧嘧啶(SMM)、磺胺間二甲氧嘧啶(SDM)和磺胺增效劑甲氧芐啶(TMP); 4種氟喹諾酮類抗生素(FQs):環(huán)丙沙星(CIP)、諾氟沙星(NOR)、氧氟沙星(OFL)、恩諾沙星(ENR)以及氯霉素(CHL), 以上標(biāo)準(zhǔn)品均購(gòu)自北京百靈威科技有限公司, 純度>98%.甲醇、甲酸為色譜純, 鹽酸為分析純, 實(shí)驗(yàn)用水均為超純水.

　　固相萃取柱(Oasis HLB, 500 mg/6 mL)購(gòu)自Waters公司, 使用前用10 mL超純水和10 mL甲醇活化.其他儀器有高效液相色譜儀(Agilent 1260, 配紫外檢測(cè)器)、固相萃取裝置、精密pH計(jì)(雷磁PHS-3C)、氮吹儀(美國(guó)Orangaomation, N-EVAP112)、渦旋混合儀、超聲波清洗器、離心機(jī)等.

　　2.2 樣品采集

　　選擇蘭州市兩家生活污水處理廠, A廠服務(wù)人口約80萬(wàn), 處理規(guī)模為18萬(wàn)m3·d-1, 污泥產(chǎn)生量約180 t·d-1, 含水率為75.05%;B廠服務(wù)人口約50萬(wàn), 處理規(guī)模18萬(wàn)m3·d-1, 污泥產(chǎn)生量約150 t·d-1, 含水率為80.62%, 部分參數(shù)如表 1所示.于2014年12月至2015年1月, 采集兩廠各處理單元污水、活性污泥、脫水污泥及排水受納河流水體樣品, 共3次.污水處理廠各單元進(jìn)水和出水的采樣點(diǎn)見(jiàn)圖 1.受納河流采樣點(diǎn)分別設(shè)置在排污口上游500 m, 排污口下游200 m.所有采集水樣均為瞬時(shí)水樣.(其中, 污泥負(fù)荷是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所能承受五日生化需氧量 < BOD5>的量, 其單位為kgBOD5·(kgMLSS·d)-1).

　　表 1 污水處理廠部分參數(shù)

　　圖 1污水廠流程及采樣點(diǎn)示意

　　2.3 樣品處理

　　水樣經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾除去懸浮顆粒雜質(zhì)后, 準(zhǔn)確量取500 mL, 加入0.2 gNa2EDTA, 鹽酸調(diào)節(jié)pH為3, 以5~10 mL·min-1的流速通過(guò)已活化的HLB固相萃取柱, 用10 mL超純水淋洗, 抽干20 min后, 用6 mL酸化的甲醇(含甲酸0.2%)溶液洗脫.洗脫液于40 ℃下柔和氮?dú)獯蹈? 最后用1 mL甲醇定容, 待測(cè).

　　取冷凍干燥后的污泥樣品5 g, 加入15 mL甲醇、5 mL 0.1 mol·L-1Na2EDTA和10 mL檸檬酸緩沖溶液(pH為3), 渦旋混合1 min后, 超聲萃取15 min, 離心, 取上清液, 重復(fù)操作2次, 合并3次提取液, 超純水稀釋至500 mL, 進(jìn)行固相萃取, 步驟同上.

　　2.4 HPLC分析

　　ZORBAXHC-C18(250 mm×4.6 mm, 5 μm)色譜柱, 流動(dòng)相A:超純水(含0.2%甲酸), 流動(dòng)相B:乙腈(含0.2%甲酸), 進(jìn)樣量10 μL.磺胺類抗生素檢測(cè)波長(zhǎng)為268 nm, 柱溫30 ℃, 流速為0.5 mL·min-1, 洗脫程序?yàn)?~40 min, 95%A~60%A; 40~45 min, 60%A; 45~45.05 min, 60%A~95%A; 45.05~55 min, 95%A.喹諾酮抗生素檢測(cè)波長(zhǎng)為273 nm, 柱溫30 ℃, 流速1 mL·min-1, 洗脫程序?yàn)?~15 min, 81%A, 19%B.氯霉素檢測(cè)波長(zhǎng)278 nm, 柱溫30 ℃, 流速為1 mL·min-1, 洗脫程序?yàn)?~10 min, 55%A, 45%B.

　　2.5 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

　　采用外標(biāo)法對(duì)樣品進(jìn)行定量分析, 線性方程濃度范圍為0.01~1 mg·L-1, R2值均大于0.99.分別在河水、污水及脫水污泥中添加標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn).設(shè)置平行樣控制實(shí)驗(yàn)誤差, 并在進(jìn)樣過(guò)程中同時(shí)測(cè)定固定濃度標(biāo)樣進(jìn)行質(zhì)量控制, 取10倍信噪比為定量限(LOQ).各抗生素在河水、污水基質(zhì)及脫水污泥中的回收率分別在63%~103%、79%~117%以及46%~107%之間, LOQ分別為0.2~4.1 ng·L-1、0.1~12.6 ng·L-1及0.1~5.6 ng·g-1.

　　2.6 質(zhì)量平衡分析

　　抗生素在污水和污泥中的平均質(zhì)量流量可由式(1)、(2)計(jì)算.

　　(1)

　　(2)

　　式中, Mw、Ms為抗生素在污水相中和污泥相的質(zhì)量流量(g·d-1), Cw和Cs為污水和污泥中測(cè)得的抗生素的濃度(μg·L-1, μg·g-1), Q、P分別為污水處理廠中污水的流量和污泥的產(chǎn)率(考慮含水率)(m3·d-1, t·d-1).

　　抗生素在污水處理過(guò)程中的去除率為:

　　(3)

　　式中, Ci、Ce為進(jìn)水、出水中抗生素的濃度(μg·L-1), 則污泥吸附率和出水排放率可由式(4)、(5)表示

　　(4)

　　(5)

　　3 結(jié)果與討論(Results and discussion)3.1 污水廠進(jìn)水與總出水中抗生素的濃度水平

　　14種抗生素在污水處理廠進(jìn)出水中的含量如表 2所示.A廠進(jìn)水中, 除SMT外, 其余13種抗生素均有檢出, 濃度范圍在0.10~20.07 μg·L-1之間.B廠進(jìn)水中, SM2未檢出, 其余13種抗生素的檢出濃度在0.22~55.25 μg·L-1之間.CHL在A、B廠進(jìn)水中均具有最高檢出濃度, 可能與藥物使用量和其物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān).整體上, B廠進(jìn)水中抗生素的平均濃度高于A廠, 可能原因是其服務(wù)區(qū)域內(nèi)有牛、羊集中宰殺、販賣點(diǎn), 獸用抗生素使用量大.兩廠進(jìn)水中SPD的濃度分別為3.52、2.50 μg·L-1, 高于北京污水廠的測(cè)量結(jié)果(0.08~1.50 μg·L-1).研究認(rèn)為, SPD很少直接用于抗感染治療, 污水中的SPD主要來(lái)源于用量較大的柳氮磺胺吡啶的代謝產(chǎn)物.B廠進(jìn)水中SMT含量為0.25 μg·L-1, 低于西南某污水處理廠進(jìn)水中的2.94 μg·L-1.TMP最高進(jìn)水濃度為30.89 μg·L-1, 遠(yuǎn)高于北京、西南所測(cè), 可見(jiàn)作為磺胺類抗生素的輔助藥物, TMP在蘭州地區(qū)的使用很廣.氟喹諾酮類抗生素中, OFL的進(jìn)水檢出濃度最高, 與北京清河污水處理廠類似, NOR進(jìn)水濃度與之相當(dāng), ENR濃度較高.藥物進(jìn)水濃度差異明顯, 與污水處理廠服務(wù)區(qū)域、污水來(lái)源、污水量等因素息息相關(guān).

　　表 2 進(jìn)出水和污泥中抗生素的含量

　　A廠總出水中檢出10種抗生素, 含量在0.03~9.78 μg·L-1之間.B廠總出水中檢出12種抗生素, 含量在0.06~8.70 μg·L-1之間, 其中OFL和TMP的檢出濃度最高.兩廠總出水中, ST未檢出, SM1、SM2、SMT濃度與廣州某污水廠出水所測(cè)相當(dāng), SPD檢出濃度較高; 氟喹諾酮抗生素中, CIP在出水中均未檢出, NOR、ENR的出水濃度高于重慶某污水處理廠出水.芬蘭12個(gè)污水廠出水中OFL的平均濃度也低于本研究所測(cè).總體上, 蘭州市兩家污水處理廠總出水中, 磺胺類抗生素SPD濃度較高, 其余幾種藥物濃度與其他污水廠出水濃度相當(dāng)或略低; 氟喹諾酮類抗生素中, CIP濃度普遍低于他人研究, NOR濃度處于正常略高水平, OFL的出水濃度卻遠(yuǎn)高于其他研究所測(cè); CHL在文獻(xiàn)中的報(bào)道較少.不同污水處理廠抗生素的去除效果不同, 出水濃度差別較大.

　　3.2 污水處理單元中抗生素的分布

　　A、B污水廠各處理單元污水中14種抗生素的濃度分布如圖 2所示, 兩廠分布特征相似.SD、NOR在各個(gè)環(huán)節(jié)出水中的濃度變化不大, 比較穩(wěn)定; ST經(jīng)過(guò)格柵處理后, 完全去除; CHL在初級(jí)處理后, 濃度迅速下降, 應(yīng)該是吸附在大顆粒物表面, 隨顆粒物的沉降而得以去除.初沉池、沉砂池中的抗生素隨污水及二沉池回流的部分污泥進(jìn)入A2O工藝單元, 活性污泥的吸附作用以及微生物的轉(zhuǎn)化、降解作用使得大部分抗生素都有一定去除.A2O工藝是利用微生物進(jìn)行脫氮除磷的傳統(tǒng)污水處理工藝, 對(duì)抗生素這種能夠?qū)ξ⑸�物生命代謝活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用的新型污染物去除能力有限.污水中高濃度抗生素物質(zhì)存在, 可能會(huì)影響微生物生物活性, 從而影響常規(guī)污染物的處理效率.根據(jù)PPCPs吸收光子的特征, 研究認(rèn)為紫外光可以有效降解PPCPs(Carballa et al., 2007).本研究中, SPD、TMP以及4種氟喹諾酮抗生素在紫外消毒后, 濃度均明顯下降, 說(shuō)明紫外光的確能夠降解部分抗生素.而SM2、SDM濃度出現(xiàn)不降反增情況, 可能如周海東等認(rèn)為的, 在UV的照射下物質(zhì)的結(jié)合體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化進(jìn)而形成自由體, 并可能使基質(zhì)中的物質(zhì)間相互作用改變, 更多的目標(biāo)物被釋放進(jìn)液相中而使檢出濃度升高.B廠使用含氯消毒劑進(jìn)行消毒, 消毒出水中, 有8種抗生素的濃度升高.有研究認(rèn)為, 污水中大量有機(jī)物未被去除時(shí)進(jìn)行加氯消毒, 不僅由于有機(jī)物消耗消毒劑導(dǎo)致消毒效果不好, 而且還會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)氯化物, 此類物質(zhì)大多具有毒性甚至三致效應(yīng), 嚴(yán)重威脅人體健康.因此, 抗生素含量高的廢水不適宜采用加氯試劑消毒.目標(biāo)抗生素在污水廠不同環(huán)節(jié)的去除效果不同.初級(jí)處理中, 一方面抗生素會(huì)吸附在大顆粒物表面, 隨顆粒物的沉降而去除, 另一方面, 原先以螯合形式存在于污水中的物質(zhì)也會(huì)釋放到水體中, 造成藥物含量的上升; 二級(jí)處理中, 微生物會(huì)對(duì)目標(biāo)抗生素進(jìn)行降解, 抗生素也會(huì)影響生物活性, 活性污泥能夠吸附抗生素, 污泥中的抗生素也會(huì)釋放到水中, 導(dǎo)致水中抗生素含量發(fā)生變化.

　　圖 2污水處理廠各工藝單元出水中目標(biāo)抗生素的濃度分布

　　不同抗生素在不同處理廠間的去除率波動(dòng)較大(圖 3).A廠中, 14種物質(zhì)的去除率在66.07%~100%之間, ST、SMM、CIP、ENR完全去除, SMT在進(jìn)水中未檢出, 在出水中檢出濃度為0.06 μg·L-1, 可能是在去除過(guò)程中由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái); B廠中幾種抗生素的去除率在15.39%~100%之間, ST、CIP完全去除.兩廠中均有不同藥物出現(xiàn)負(fù)去除, 推測(cè)原因可能為吸附在懸浮物或污泥中的抗生素釋放到水體中, 造成出水中抗生素含量上升; 或者是在污水處理過(guò)程中抗生素的共扼代謝物發(fā)生聚合或生物轉(zhuǎn)化, 使目標(biāo)物含量升高.現(xiàn)有處理工藝不能完全去除污水中的抗生素, 殘留藥物會(huì)誘導(dǎo)抗性菌產(chǎn)生, 進(jìn)入到生態(tài)環(huán)境中的抗性菌能夠通過(guò)水平轉(zhuǎn)移將抗藥基因傳播給病原菌, 增強(qiáng)病原菌的抗藥性, 給人體健康帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn).因此, 可以考慮將抗生素類物質(zhì)列入污水控制指標(biāo), 開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的處理工藝, 減少抗生素的環(huán)境排放, 降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).

　　圖 3抗生素在2個(gè)污水廠中的去除效率

　　3.3 污泥中抗生素的濃度

　　A廠活性污泥中檢出11種目標(biāo)抗生素, 含量在0.01~0.67 μg·g-1之間, 脫水污泥中檢出12種目標(biāo)抗生素, 含量在0.03~1.35 μg·g-1之間(表 2).B廠活性污泥和脫水污泥中均檢出10種目標(biāo)抗生素, 含量分別在0.01~0.69和0.02~2.08 μg·g-1之間(表 2).B廠兩種污泥中抗生素的平均濃度高于A廠.兩廠脫水污泥中抗生素的平均濃度高于活性污泥中的平均濃度.各抗生素含量變化范圍較大, SD、ST未檢出, TMP、SM1、CHL濃度較高.與廣州、香港污水廠脫水污泥中抗生素的含量相比, NOR的濃度偏低, SD、SMT、OFL的濃度與之相當(dāng), SM2、CHL的濃度較高.嚴(yán)清等報(bào)道的重慶污水廠活性污泥中TMP的含量為0.01 μg·g-1, SMT的含量為0.02 μg·g-1, 低于本研究所得結(jié)果, NOR、OFL的含量則高于本文.污泥吸附是污水廠中抗生素的去除機(jī)制之一, 受藥物自身及污泥理化性質(zhì)影響, 并不適用于所有種類的抗生素.且此機(jī)制只是將液相中的抗生素物質(zhì)轉(zhuǎn)移到固相介質(zhì)中, 并不能減少環(huán)境排放量, 還可能進(jìn)一步增加去除難度.通過(guò)吸附能否有效固定抗生素, 也有待進(jìn)一步研究.

　　3.4 質(zhì)量平衡分析

　　利用質(zhì)量平衡分析法分析抗生素在污水處理廠中的潛在去除機(jī)制.目標(biāo)抗生素在A、B兩廠進(jìn)水中的總?cè)召|(zhì)量負(fù)荷分別為8330.88、25184.38 g·d-1; 出水中的總?cè)召|(zhì)量負(fù)荷分別為2502.93、3094.19 g·d-1; 污泥中的總?cè)召|(zhì)量負(fù)荷分別為176.85、153.62 g·d-1.污泥吸附分別占進(jìn)水總負(fù)荷的2.1%、0.6%.Gao等(認(rèn)為抗生素等藥物在污水處理過(guò)程中主要通過(guò)生物轉(zhuǎn)化/降解、吸附和揮發(fā)去除, 多數(shù)PPCPs類物質(zhì)的亨利系數(shù)非常低, 揮發(fā)作用可以忽略.因此, 可以假定其主要去除機(jī)制為生物轉(zhuǎn)化/降解和吸附.本研究中, 多數(shù)抗生素經(jīng)過(guò)沉砂池(初沉池)處理后, 濃度下降明顯, 而沉砂池(初沉池)生物量不高, 故其去除應(yīng)該是吸附在顆粒物表面, 隨顆粒物沉降所致.活性污泥中抗生素的總?cè)召|(zhì)量負(fù)荷僅為進(jìn)水總負(fù)荷的2.1%、0.6%, 所占比例不高, 可以推測(cè)二級(jí)處理的主要去除機(jī)制是生物轉(zhuǎn)化和降解.選擇A、B兩廠進(jìn)水中檢出的抗生素, 以其不同途徑去除率為基礎(chǔ)作圖(圖 4), 可以看出, A廠TMP、SMM和B廠SMT、SMM在污泥中的含量相對(duì)較高, 剩余物質(zhì)均在污泥中負(fù)荷較低, 兩廠SD、ST以及B廠NOR、OFL的污泥吸附率為0, 表明生物作用對(duì)去除起主要影響.NOR、OFL屬于氟喹諾酮類抗生素(FQs), 通常認(rèn)為容易吸附到固相介質(zhì)中, 實(shí)驗(yàn)所測(cè)污泥中的含量并不高.Li等(2004)認(rèn)為污泥對(duì)氟喹諾酮類抗生素的吸附主要受靜電引力作用, Ca2+和Mg2+等濃度較高, 會(huì)明顯降低FQs在活性污泥上的吸附.蘭州地區(qū)廢水中含鹽量通常較高, 容易通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)吸附抑制FQs的吸附, 導(dǎo)致污泥中NOR、OFL的含量降低.另一方面, 不同活性污泥法的微生物群落不同, 所選污水廠的活性污泥中可能產(chǎn)生了某些降解FQs的微生物細(xì)菌, 分解了污泥中的部分FQs.

　　圖 4目標(biāo)抗生素的質(zhì)量平衡分析

　　3.5 受納水體中抗生素含量水平及潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)3.5.1 受納水體中目標(biāo)抗生素的濃度

　　黃河蘭州段是本研究中A、B污水廠出水的受納水體, 目標(biāo)抗生素在排污口上游和下游水體中的含量如圖 5所示.A廠上游中檢出6種抗生素, SMT的濃度最高, 為0.05 μg·L-1, SM1次之, 濃度為0.04 μg·L-1.下游中檢出7種抗生素, TMP、SPD、CHL的濃度相對(duì)較高, 分別為0.23、0.14、0.11 μg·L-1, 磺胺類抗生素的檢出較多; B廠上游中檢出4種抗生素, TMP和SM2的濃度相對(duì)較高, 下游中檢出7種抗生素, SM2檢出濃度最高, 達(dá)0.47 μg·L-1.排污口上游抗生素有不同程度的檢出, 可能是污水廠出水或其他排放源排水中殘留的抗生素排放后經(jīng)水流擴(kuò)散所致, 也可能是存在于水體、沉積物中的抗生素發(fā)生了遷移轉(zhuǎn)化; 排污口處抗生素濃度明顯增加, 且高于上游、下游采樣點(diǎn)所測(cè)濃度; 排污口下游抗生素的檢出濃度普遍高于上游, 污水處理廠排水增加了水中抗生素的濃度.黃河蘭州段水體中抗生素的來(lái)源之一應(yīng)是污水廠排放.

　　圖 5排污口上下游中抗生素的濃度

　　3.5.2 潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

　　質(zhì)量平衡分析中算得A、B兩廠出水中目標(biāo)抗生素的總?cè)召|(zhì)量負(fù)荷分別為2502.93、3094.19 g·d-1, 由此可得兩廠每天向黃河蘭州段排放14種抗生素的量約為5.66 kg.相比其他污染物, 抗生素的負(fù)荷量并不高.但抗生素類物質(zhì)使用量大、頻率高、處理率低, 致使其源源不斷地輸入到環(huán)境水體中, 造成“假持久性”現(xiàn)象.殘留抗生素低濃度、長(zhǎng)周期的暴露給生物體和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)不容忽視.

　　采用風(fēng)險(xiǎn)熵(risk quotient, RQ)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)受納水體中抗生素的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).RQ的計(jì)算方法為檢測(cè)環(huán)境濃度(measured environmental concentration, MEC)與預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)濃度(predicted no effect concentration, PNEC)的比值.當(dāng)RQ < 0.1時(shí), 表明存在較低風(fēng)險(xiǎn); 當(dāng)0.1 < RQ < 1時(shí), 表明存在中度風(fēng)險(xiǎn); 當(dāng)RQ>1時(shí), 表明存在高度風(fēng)險(xiǎn), 需要采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消減措施.各目標(biāo)抗生素的PNEC可參照文獻(xiàn)獲得, 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中“最壞情況”原則, 使用最大檢出濃度計(jì)算污水廠出水中各抗生素的RQ值, 結(jié)果如表 3所示.可以看出, TMP、NOR的RQ值大于1, 表明他們對(duì)環(huán)境存在較高風(fēng)險(xiǎn), SM2和CHL的RQ值在0.1~1之間, 存在中度風(fēng)險(xiǎn), 剩余幾種物質(zhì)存在較低風(fēng)險(xiǎn).

　　表 3 目標(biāo)抗生素的PNECs值, 環(huán)境中最大檢出濃度以及RQs

　　事實(shí)上, 污染物通常是多種共存的, 單一藥品的風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)并不能反映實(shí)際情況, 應(yīng)該考察多種藥物共存下的復(fù)合效應(yīng).Backhau等曾采用簡(jiǎn)單加和模型考察污染物的聯(lián)合毒性風(fēng)險(xiǎn)熵, 參照此模型

　　, 14種抗生素的聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)RQsum遠(yuǎn)大于1, 低濃度、多種抗生素長(zhǎng)期殘留, 可能引起微生物抗藥性的發(fā)展和傳播, 具有較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng).因此采取改進(jìn)污水處理工藝等措施, 減少抗生素環(huán)境殘留, 控制水體中抗生素的潛在風(fēng)險(xiǎn)尤為重要和迫切.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.dongaorq.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 結(jié)論

　　1) 蘭州市兩座大型生活污水處理廠進(jìn)水和出水中均有多種典型抗生素檢出, 其濃度差別明顯.進(jìn)水中目標(biāo)抗生素濃度在nd~55.25 μg·L-1之間, 出水中濃度在nd~9.78 μg·L-1之間.活性污泥和脫水污泥中均有抗生素檢出, 含量在nd~2.08 μg·g-1之間, 脫水污泥中抗生素的平均濃度高于活性污泥.

　　2) 14種抗生素在兩廠間的去除率在15.39%~100%之間, A2O工藝對(duì)抗生素的去除能力有限.質(zhì)量平衡分析表明, 二級(jí)處理中, 生物轉(zhuǎn)化或降解起主要作用.

　　3) 排污口上下游有不同程度的目標(biāo)抗生素檢出, 污水處理廠排水增加了受納水體黃河蘭州段中抗生素的濃度, 是黃河蘭州段抗生素的來(lái)源之一.風(fēng)險(xiǎn)熵評(píng)價(jià)結(jié)果表明, TMP、NOR對(duì)環(huán)境存在較高風(fēng)險(xiǎn), 低濃度、多種抗生素長(zhǎng)期殘留的復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)不容忽視.