污水中耐药菌处理技术研究现状

吕丰宏 窦梦雪 林纪鹏 胡锦昆 胡迪 陈松 宋奇 张宇 金明兰 闫博佼

摘 要：由于長期滥用抗生素导致细菌耐药性增强，使其产生抗性并广泛传播。 污水处理厂既是储存耐药菌（antibiotic resistance bacteria，ARB） 与抗性基因（antibiotic resistance gene， ARG）的场所，排放的污水与污泥中含有大量的ARB和ARG，也可以通过技术处理来减少 ARB 和 ARG ，并控制其抗性传播。本文总结了自然水体中的耐药菌和抗性基因污染近况，阐发了近年来耐药菌与抗性基因在污水处理过程当中的转归与去除方面的钻研进展，同时对未来的重点钻研标的目的提出瞻望，以期为此后耐药菌和抗性基因的污染控制供给参考。

关键词：耐药菌；抗性基因；污水处理；污泥处理

抗生素是一种常用的畜药和生长促进剂，广泛应用于防治动物及水产品的疾病感染[1]。我国是世界上四环素类抗生素的生产、使用和销售大国。由于四环素类抗生素的广泛使用，污水中的细菌在抗生素选择压力下产生了耐药性[2]。抗生素广泛用于人类和动物的疾病防治或动物的促进生长，但是滥用抗生素会对环境和人类健康产生很大的潜在威胁，危害环境及人类的健康，所以抗生素处理技术的研究就显得尤为重要。

1、抗生素的分布

在国内，地表水、养殖场、海洋中都检测到抗生素的残留。不同的水域之间，抗生素的残留量有很大的差别。其中养殖场因为滥用抗生素引起的废水中的抗生素含量最高，抗生素抗性菌株耐药性高。据统计，我国疾病患者有70%会选择抗生素来治疗，远高于西方国家的平均水平。

2、抗生素的抗性及细菌的耐药性

抗生素的主要目标是为了杀死一些致病性细菌，当生物体内或情况中残留了大量的抗生素时，必定也会对一些具备不异或近似靶器官、构造或细胞的低等生物发生必然的风险。滥用抗生素会诱发细菌耐药，抗生素能杀死的致病菌将越来越少。抗生素也会损害人体器官，影响内脏的功能，也可能造成二次感染[3]。细菌是通过改变药物作用靶位、主动外排药物机制、产生抗菌药物钝化或灭活酶、改变孔蛋白阻止抗生素渗透、改变药物代谢途径等机制对抗生素产生耐药性[6]。而这种耐药性是可遗传的，若一直滥用抗生素而不加以节制，可以预见将来会面临无药可医的地步。所以，我们不仅要遏制对抗生素的滥用，还要尽快研究出处理净化抗生素的方法。

3、对耐药菌的处理

耐药性细菌的主要耐药机制可归结为如下几大类：产生灭活的酶或钝化的酶；抗生素的渗透作用；主动外排系统的耐药机制；改变抗生素的靶位点结合；可以通过改变代谢底物或代谢途径，从而对磺胺类和甲氧嘧啶产生耐药性。城市污水处理厂作为水循环和水污染控制的重要节点，对常规污染物的去除发挥了重要作用，但对耐药菌的关注较少。各种耐药菌可能随着处理后排放出水、污水污泥进入水环境，从而给水生生物和人类带来二次污染[4]。

4、城市污水处理工艺的比较

城市污水处理工艺包括氧化沟、AO和AAO等。氧化沟是活性污泥法的一种变型。与其他传统的活性污泥法相比，氧化沟具有工艺流程简单，运行操作方便，出水水质较好，工艺可靠性强，基础建设和运行管理费用低等优点[5]。尽管氧化沟工艺具有很多优点，但是在实际的运行过程中，它仍存在污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题等方面的问题，造成污水在氧化沟中流速不均，降低处理效果，影响出水的水质。AO和AAO工艺也各自存在着优点和缺点，详见表1。

表1 AO工艺和AAO工艺的比较

5、展望

尽管近年来众多研究者对污水处理过程中 ARB 与 ARG 展开了大量研究，但存在着大量的问题，今后研究重点对污水、污泥对环境微生物抗性增加的影响研究进行加强，如污水、污泥中细菌抗性与环境中抗生素残余量、外来介入的耐药菌量之间的关系[6]；对污水、污泥处理过程中 ARB 与 ARG 的传播机制与影响因素的研究进行拓展，如有针对性地分析各种抗性基因的传播途径，与耐药菌种类、微生物群落结构之间的关系，从而为研发有效抑制污水、污泥中抗性基因水平转移的控制方法提供科学依据[7]；在满足污水处理过程中常规污染物处理效果的同时，优化工艺参数及其运行条件；根据抗性传播机制，结合控制抗性传播的关键技术参数，有针对性地研发新的污水处理工艺，提高 ARB 与 ARG 的削减效果。

参考文献：

[1] 王丽晶. 城市废物处理设施排放抗生素耐药性细菌研究[D]. 北京交通大学， 2015.

[2] 贺德春，许振成，吴根义，等.四环素类抗生素的环境行为研究进展[J].动物医学进展，2011（4）：98—102.

[3] 金明兰，刘凯，徐莹莹，等. 污水处理厂中磺胺类抗生素、抗性菌、抗性基因的特性[J].环境工程， 2015，33（11）： 1-4.

[4] 王阿荣. 天蚕素抗菌肽对断奶仔猪和母猪生产性能的影响[D]. 内蒙古农业大学， 2011.

[5] 张明美. 污水处理系统中抗生素抗性基因污染研究[D]. 浙江大学， 2013.

[6]Yang Xin，Flowers Riley C，Weinberg Howard S，et al. Occurrenceand removal of pharmaceuticals and personal care products （PPCPs）in an advanced wastewater reclamation plant[J]. Water Research，2011，45（6）：5218-5228.

[7]张斐. 城市污水处理系统中多重耐药性细菌和耐药基因的研究[D]. 河南师范大学， 2016.

项目： 大学生创新创业训练计划项目（2017S11061）