有关抗生素和抗药菌的生态环境危害和健康风险研究及其控制管理是目前国际环境化学领域关注的前沿问题之一。本项目以青霉素等代表性抗生素为对象,在建立针对目标抗生素和抗药菌分析评价方法的基础上,系统研究抗生素生产废水处理工艺过程中残留抗生素和抗药菌的分布规律以及抗生素的降解机制;利用分子生物学技术手段阐明抗生素和抗药菌之间的相互作用及抗生素对相关环境中微生物群落结构的影响;结合对排放口下游抗生素和抗药菌分布扩散规律的研究初步评估抗生素生产过程中抗生素类药物以及抗药菌的环境污染负荷;在上述系统性研究的基础上,通过模拟实验研究抗生素和抗药菌的高效控制技术,为建立抗生素生产废水处理过程中抗生素和抗药菌的高效控制技术以及相关的环境管理提供科学思路和技术基础。
本研究对青霉素和土霉素生产废水中的抗生素和抗药菌进行了环境调查,并对在生产废水处理过程中较难去除的土霉素进行了高级氧化等实验室模拟试验。结果表明青霉素在生产废水处理过程中容易去除,而土霉素在生产废水处理过程中较难去除。同时下游河流的微生物群落与上游河流有明显差别。此外也从青霉素和土霉素生产废水的出水和上下游河流中分别筛选了约400株细菌并进行了鉴定,发现废水出水和下游河流中都有高比例的抗药菌存在,并且抗药菌具有很高的抗药性,进而发现了部分抗药菌携带有tem等抗药基因,并发现部分抗药菌携带了基因水平转移因子整合子,表明抗药基因有在细菌间水平转移的可能。另一方面也研究了臭氧以及其他高级氧化方法对土霉素的氧化去除。主要考察了土霉素浓度,COD,BOD5以及生物毒性的变化。结果表明臭氧对土霉素具有较高的降解效率并能够很好的提高可生化性。其他的高级氧化方法对土霉素的去除效率试验中, UV及UV-H2O2的氧化效率最慢,而臭氧以及与臭氧结合的方法氧化效率较快,但是和单独臭氧氧化的效率差别不大。在本实验研究的方法中光-Fenton试剂(UV-Fe2+-H2O2)的氧化效率是最高的。