自1940年青霉素被用于臨床醫(yī)學以來，抗生素在保障人類健康和促進畜牧業(yè)發(fā)展方面均發(fā)揮了不可替代的作用。然而近年來，由于抗生素的亂用和濫用而導致的抗生素污染已引起了人們的持續(xù)關注。我國2023年3月1日起實施的《重點管控新污染物清單（2023年版）》中抗生素被列入重點管控范圍，被實施禁止、限制、限排等環(huán)境風險管控措施。此外，由抗生素污染而導致的細菌耐藥性問題也已經(jīng)發(fā)展成為一個世界性的環(huán)境問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織報道，預計到2050年，抗生素耐藥問題會導致高達1000萬人死亡。如果任其發(fā)展，可累計造成100萬億美元的經(jīng)濟損失。調查發(fā)現(xiàn)，進入環(huán)境中的抗生素會給環(huán)境中的微生物施加選擇壓力，誘導ARBs的出現(xiàn)及ARGs水平基因轉移（horizontalgenetransfer，HGT）的發(fā)生，從而對生態(tài)環(huán)境及人類健康產(chǎn)生威脅。基于此，國家衛(wèi)生健康委等13部門聯(lián)合制定了《遏制微生物耐藥國家行動計劃（2022-2025年）》，用來積極應對微生物耐藥帶來的挑戰(zhàn)，更好地保護生態(tài)環(huán)境和人民健康。

作為抗生素類藥物的產(chǎn)地，制藥廠在抗生素生產(chǎn)過程中的污染問題已得到廣泛關注。調查顯示制藥廢水成分十分復雜，除了有高濃度的抗生素殘留，大多數(shù)制藥廢水還含有高濃度的化學需氧量（chemicaloxygendemand，COD）、含氮化合物與較高的鹽度水平。這不僅會增加抗生素的賦存還會影響廢水處理過程中ARBs與ARGs的去除效率。對于規(guī)模較大的綜合性制藥廠，在生產(chǎn)抗生素的同時還可能會有鎮(zhèn)痛藥、抗組胺藥和抗結核藥等其他藥物的生產(chǎn)，以上藥物也可能作為誘導因素促進抗生素抗性（antibioticresistance，AR）的傳播發(fā)展。值得注意的是，PWWTPs常被認為是制藥企業(yè)控制耐藥性污染向環(huán)境擴散的重要屏障，但針對PWWTPs的調查發(fā)現(xiàn)，在廢水處理中各種消毒劑的使用反而有可能增加AR的傳播。此外，不同檢測方法對相同PWWTPs中AR的檢測結果也不盡相同。因此，對制藥廢水中的抗生素、ARBs及ARGs的污染特征及檢測手段進行調查和總結，可提高人們對于抗生素和ARGs的賦存狀態(tài)及環(huán)境風險的認知�；�于此，本文綜述了近年來制藥廢水中的抗生素、ARBs及ARGs的污染現(xiàn)狀，并對誘導ARGs的環(huán)境因素進行了總結；概括了制藥廢水中AR評估方法的相關研究進展，并對不同評估方法的特點及應用案例進行概述；對制藥廢水處理過程中抗生素及ARGs的相關去除工藝特別是深度處理工藝的實際效果進行了闡述，以期為降低抗生素及AR的污染風險、制定抗生素及ARGs排放標準等提供理論依據(jù)。

1、制藥廢水中的抗生素抗性污染問題

1.1 制藥廢水中的抗生素殘留及水質特點

據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，在2020年中國化學原料藥產(chǎn)量已超270萬t。作為制藥和化工生產(chǎn)中的關鍵原材料，水在包括生產(chǎn)、材料加工和冷卻沖洗在內的一系列操作中均發(fā)揮著不可替代的作用，因而生產(chǎn)藥品的同時會產(chǎn)生大量的廢水。據(jù)統(tǒng)計每生產(chǎn)1t的抗生素將產(chǎn)生約500~6500m3的廢水。作為以上廢水收集處理的終端，PWWTPs得到了世界各地學者的關注，有研究表明PWWTPs的出水中仍含有高濃度的抗生素（表1）。

制藥工業(yè)中的廢水通常來源于藥物的合成和配制。以往對于制藥廢水中抗生素及ARGs的研究大多關注于PWWTPs的終端處理結果上，但想要真正了解制藥廢水中抗生素的殘留水平與AR污染情況，必須熟悉抗生素的生產(chǎn)工藝及流程，并對不同工藝流程的水質特點及影響因素進行考察。常用抗生素的生產(chǎn)方法主要有：微生物發(fā)酵法、化學合成法和半化學合成法，其中以微生物發(fā)酵法居多。這3種抗生素生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水情況差異明顯，不僅如此，在同一種藥物生產(chǎn)方法的不同流程中水質變化也十分明顯。Xue等在調查中國河北某一使用發(fā)酵法生產(chǎn)頭孢拉定的制藥廠時發(fā)現(xiàn)，其他車間廢水中抗生素殘留大都在μg·L-1水平，然而合成車間的廢水中ρ（頭孢拉定）的最高值可達1328mg·L-1，這可能與該工藝的提取效率相對較低有關。除了抗生素殘留情況，其他水質指標（pH、COD、BOD、TN、NH4+_N、TP和SO42-）在生產(chǎn)過程中也有明顯的波動。例如，制藥過程中不同生產(chǎn)車間產(chǎn)生的原始廢水中ρ（COD）可達4410~40000mg·L-1.

綜合來看，常用的發(fā)酵工藝生產(chǎn)抗生素的廢水水質主要有以下特點：發(fā)酵廢液因含有發(fā)酵殘余基質及各種未消耗的原材料而導致其具有較高的COD、生物需氧量（biologicaloxygendemand，BOD）、總氮（totalnitrogen，TN）和總懸浮固體（totalsuspendedsolids，TSS），同時其中的溶解性有機氮（dissolvedorganicnitrogen，DON）成分復雜往往具有潛在的生物毒性；沖洗廢水因含有抗生素降解中間產(chǎn)物及洗滌劑、消毒劑、表面活性劑等添加劑，使其生物毒性較高且pH波動較大（一般在4~8）；此外，母液的回收沉淀產(chǎn)生的高鹽廢水，會對微生物細胞產(chǎn)生較大的滲透壓，使其脫水致死。以上水質指標參數(shù)對抗生素殘留水平以及抗性污染產(chǎn)生均有重要影響，具體內容將在本章第3節(jié)展開論述。除生產(chǎn)方法外，制藥廢水中的抗生素殘留還受許多其他因素的影響，包括廢水（進水）中抗生素本身的性質特點和廢水處理系統(tǒng)的設計和運行特點等。Wang等調查了5個大型PWWTPs中典型抗生素在出水中的殘留情況。結果顯示，同一處理工藝對不同抗生素的處理效果不盡相同；不同處理工藝對相同抗生素的去除效果也各不一樣。例如，使用循環(huán)活性污泥（CASS）工藝污水廠出水中四環(huán)素（TC）和氧四環(huán)素（OTC）的去除效率分別為61.2%及98.5%。而使用膨脹顆粒污泥床+膜生物反應器工藝（EGSB+MBR）的制藥污水處理廠在進水中OTC的濃度更低的情況下，對OTC的去除率僅為90.7%。

1.2 制藥廢水中抗生素抗性細菌與抗性基因的污染現(xiàn)狀

自2006年，Pruden等將ARGs定義為新興污染物以來，ARBs和ARGs在各環(huán)境介質中的豐度及風險已引起了研究者的廣泛關注。由于制藥廢水的特殊性質，其含有的ARGs更是研究者們關注的熱點。有研究將抗生素抗性細菌定義為：如果某種抗生素對于菌株的最小抑菌濃度（minimuminhibitoryconcentration，MIC）高于其相應的親本野生型菌株，則認為該菌株對此抗生素具有耐藥性。同樣，當一段基因的存在使細菌能夠承受更高的抗生素濃度，或當它的缺失增加了細菌對抗生素的敏感性時，將此基因定義為耐藥基因（或耐藥因子），這個定義還包括許多非移動染色體耐藥基因。

以往的研究多關注市政污水處理廠（wastewatertreatmentplants，WWTPs）中抗生素的殘留問題，而對制藥廢水中抗生素的賦存及其引發(fā)的環(huán)境效應了解得相對欠缺。有研究表明，PWWTPs內高濃度的抗生素殘留會對細菌的多重耐藥指數(shù)（multipleantibioticresistance，MAR，評估分離菌株或菌群的抗生素耐藥性水平的工具，以判斷環(huán)境中耐藥性污染情況）產(chǎn)生重要影響，使其成為多重耐藥病原菌發(fā)展的“溫床”。不僅如此，調查顯示PWWTPs中的ARGs檢出率與檢測濃度均高于市政污水，其原因主要有以下兩方面：首先，過去制藥廢水與市政污水處理主要關注懸浮固體、營養(yǎng)物質和有機物等生化指標，在處理工藝的設計階段均未考慮對抗生素及耐藥基因的去除。其次，制藥廢水中高濃度的抗生素殘留對ARBs有良好的篩選作用。特別是在以生物處理工藝為主體的制藥廢水處理中，活性污泥或膜生物反應器提供了豐富的營養(yǎng)物質與高濃度的細菌密度，加上持續(xù)的亞抑制濃度（低于相應藥物的最小抑菌濃度）抗生素帶來的選擇壓力，使得ARBs逐漸成為優(yōu)勢菌群，也為ARGs的水平轉移創(chuàng)造了理想環(huán)境。

表2匯總了國內外學者針對PWWTPs中AR污染情況的研究案例，其中ARBs污染問題十分突出。不僅ARBs的檢出頻率很高，同時具有多種抗生素耐藥性的耐藥菌也頻繁出現(xiàn)。Zhang等對中國北方某PWWTPs內及廠區(qū)周圍的生物氣溶膠樣本的研究結果顯示，在分離菌株中45%的細菌對3種及以上抗生素具有耐藥性，并且分析出曝氣裝置對其附近空氣中耐藥病菌的檢出率有重要影響，證明了廠區(qū)內員工及附近居民感染多重耐藥病菌的潛在風險。Li等研究發(fā)現(xiàn)，在中國遼寧省某PWWTPs的厭氧生物處理階段，四環(huán)素類耐藥菌在總可培養(yǎng)菌中占比達到了89.1%。同時整體生物處理階段出水中磺胺類抗生素耐藥菌的檢出豐度（5.01×104CFU·mL-1）高于進水，進而提出PWWTPs的生物處理可增加ARBs在環(huán)境中的富集。Obayiuwana等對尼日利亞14家制藥公司收集的廢水混合樣本使用抗生素藥物的MIC對篩選出的耐藥菌株進行測試，結果顯示磺胺類藥物對所有菌株的MIC均大于或等于1024mg·L-1.更為嚴重的是，由于當?shù)厝狈τ行У膹U水處理設施，制藥廢水已成為耐藥細菌的潛在“儲存庫”威脅當?shù)氐墓�眾健康�?/span>

與ARBs的污染問題相似，ARGs在制藥廢水中也廣泛存在。Wang等調查了中國北部5座PWWTPs處理廢水過程中ARGs的豐度變化，結果顯示某些類型的ARGs（如：sul1、sul2、tetO、tetT、tetQ、tetW和tetM）的相對豐度在整個處理流程中不斷升高，且在最終出水和脫水污泥中仍然保持較高濃度。Guo等對中國東南部的6座PWWTPs廢水中的ARGs進行調查也得出了相似的結論，不僅如此，其中使用發(fā)酵工藝制藥所產(chǎn)生廢水中的ARGs濃度顯著高于化學合成法制藥廢水中的ARGs。6座PWWTPs中共有5種不同的生物處理工藝，而使用移動床生物膜反應器（movingbedbiofilmreactor，MBBR）工藝的廢水處理廠，在其生物處理單元之后ARGs的濃度顯著下降，而在其余4種生物處理工藝（內循環(huán)厭氧反應器耦合序批式反應器、厭氧+好氧反應池、A/A/O和深井曝氣池+活性污泥池）后ARGs的豐度并無顯著變化。因此，不同的制藥流程及不同的廢水處理工藝都可顯著影響出水中ARGs的類型及豐度。更多相關的調查檢測數(shù)據(jù)匯總于表2，綜合不同案例的調查結果，PWWTPs對ARGs的處理效果在不同的研究對象中各有差異，但均出現(xiàn)在最終脫水污泥中ARGs的豐度遠高于水中豐度的情況，由此說明經(jīng)PWWTPs處理后制藥廢水中大多數(shù)的ARGs僅是從廢水向污泥中的轉移而未達到真正去除的目的，這也使得PWWTPs成為ARBs及ARGs向環(huán)境傳播的一個重要的點源。

值得注意的是，根據(jù)所處環(huán)境不同，耐藥基因主要有兩種存在形式，即存在于細菌細胞內的胞內DNA（iDNA）和游離態(tài)的胞外DNA（eDNA）。iDNA攜帶的iARGs因為有細菌細胞壁和細胞膜的保護作用，在污水處理廠的消毒處理中其結構較難被破壞。但是也有研究發(fā)現(xiàn)eARGs雖然裸露在環(huán)境中，卻仍具有環(huán)境持久性，存在周期可達數(shù)月之久。因此，在研究水環(huán)境中ARGs的種類與豐度時，研究者往往使用0.22μm的無菌濾膜對環(huán)境樣本中的基因組進行分離，以達到區(qū)分鑒定iARGs與eARGs的目地。上文所舉幾個案例的研究者大多未對此進行有意的區(qū)別，但排放到環(huán)境中的eARGs可以再次被細菌直接吸收，導致ARG在環(huán)境中進一步繁殖。因此，今后的研究應更加注意區(qū)分兩種形式ARGs，特別是eARGs的去除方式及效率，以降低潛在的風險。

1.3 誘導抗生素耐藥基因的環(huán)境因素

如前述，制藥廢水往往成分較為復雜，復雜的環(huán)境條件會對AR的產(chǎn)生、擴散等過程造成影響。截至目前，針對AR在制藥廢水中傳播擴散的環(huán)境影響因素的研究比較有限，但是世界各地學者對WWTPs水體環(huán)境中誘導AR的環(huán)境因素（例如各種重金屬離子、除抗生素以外的有機物和各種水質指標）已經(jīng)做了充分的研究，這可為進一步研究制藥廢水環(huán)境中耐藥性的控制提供幫助。

1.3.1 抗生素的影響

已有研究表明抗生素的過度使用和濫用是導致產(chǎn)生AR問題的關鍵。細菌通過染色體基因突變獲得的ARGs往往取決于環(huán)境中的抗生素的存在及其濃度水平，而PWWTPs中大量的抗生素殘留自然為ARBs與ARGs的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。Guo等對6座PWWTPs中極高濃度的抗生素（遠高于相應藥物的MIC）與ARGs豐度的相關性進行了分析，結果證實了林可胺類、喹諾酮類、頭孢菌素和氨基糖苷類抗生素與對應的耐藥基因之間均具有顯著的正相關。與此類似，Wang等在選定的PWWTPs的進水和出水中檢測到高濃度的抗生素殘留，通過偏相關分析顯示出水ARGs的相對豐度與抗生素濃度顯著相關。上述研究結果證明了含有抗生素殘留的水體是抗生素抗性傳播的重要途徑，特別是PWWTPs中的廢水。雖然使用相關性分析不能直接證明抗生素與ARGs豐度間的因果關系，但此類研究表明PWWTPs中的高濃度抗生素殘留可能會影響相關ARGs的增殖和賦存。

1.3.2 重金屬的影響

除了抗生素濃度這一影響因素以外，環(huán)境中重金屬和其他選擇壓力源的存在也是導致ARGs數(shù)量增加的重要原因。重金屬和抗生素復合污染已成為各環(huán)境介質中的一種普遍現(xiàn)象，二者復合污染的健康效應以及它們對ARGs的豐度、多樣性、傳播擴散等過程的影響，一直是大家關注的重點。與抗生素不同，金屬不會被降解，并傾向于向環(huán)境微生物積累，因此在環(huán)境中會導致長期的選擇壓力。Chen觀察到污泥中的重金屬和抗生素均與ARGs之間存在顯著的相關性，特別是鋅、鉛和四環(huán)素。Gao等調查一個WWTPs時也發(fā)現(xiàn)，鋅和鉛的濃度與導致對紅霉素耐藥的ARGs（ereB、mefA、mefE和ermB）的拷貝數(shù)呈顯著正相關。也有例外，Wang等調查發(fā)現(xiàn)與單獨使用Cu（Ⅱ）或四環(huán)素相比，長期接觸Cu（Ⅱ）和四環(huán)素會導致經(jīng)序列間歇式活性污泥法（sequencingbatchreactor，SBR）處理的廢水中ARGs的豐度降低。但除去少數(shù)的研究個例，重金屬與抗生素對于細菌ARGs表達的協(xié)同作用已經(jīng)得到了充分的實驗論證。因此，鑒于市政污水中的大量研究結果，在PWWTPs環(huán)境中可能存在的重金屬與抗生素復合污染對于AR的污染問題，需要引起更多學者的關注和進一步針對性的探究。

1.3.3 其他環(huán)境條件的影響

環(huán)境條件同樣會影響ARGs的產(chǎn)生。Li等對中國遼寧省某PWWTPs中ARGs進行了動態(tài)追蹤，冗余分析（redundancyanalysis，RDA）顯示四環(huán)素ARGs（tetW）與水樣中TN和DO呈正相關，此外該作者還觀察到了tetB、sul1、sul2和gyrA基因與pH和電導率（EC）呈正相關，證實了制藥廢水環(huán)境不同理化性質對于ARGs的影響。鑒于PWWTPs水樣的復雜性，在不同的樣本環(huán)境利用不同的分析考察方式以及不同的細菌耐藥表型都會對調查結果產(chǎn)生重要影響，因而還需要大量的研究針對PWWTPs的廢水環(huán)境條件展開調查，為更加全面地了解PWWTPs中AR問題提供參考。同樣的，各類相關性分析雖不能直接證明以上環(huán)境條件變化與AR之間的因果關系，但以上研究可以說明，一些水質參數(shù)可能作為驅動因素，并在PWWTPs中ARGs的持久性和增殖中發(fā)揮重要作用。

2、制藥廢水中抗生素抗性的檢測方法

ARBs與ARGs作為新興的環(huán)境污染物已為大家所共識，但現(xiàn)階段人們對于這類污染物健康風險的認知仍較為淺薄。探明制藥廢水中AR的污染水平及生態(tài)效應，首先亟需確定ARBs與ARGs在制藥廢水環(huán)境中出現(xiàn)的頻次及豐度。目前評估水環(huán)境中AR的方法主要有兩大類，一類是基于傳統(tǒng)培養(yǎng)的方法，另一類是基于分子生物學的方法。這兩類方法各有優(yōu)缺點，前者主要用于水中抗生素抗性的分型表征，后者主要用以研究ARGs和ARBs的種類與豐度。

基于培養(yǎng)的方法是針對ARBs進行選擇性培養(yǎng)的一種較為傳統(tǒng)的手段。該方法首先對目標菌株的抗性表型進行表征，再進一步評價細菌對抗生素藥物的耐藥能力�，F(xiàn)今關于細菌耐藥性的培養(yǎng)研究大多參考美國的臨床與實驗室標準協(xié)會（ClinicalandLaboratoryStandardsInstitute，CLSI）或者歐盟的歐洲抗生素敏感性測試委員會（EuropeanCommitteeonAntibioticSusceptibilityTesting，EUCAST）所提供的標準方法。細菌藥敏試驗中使用最廣泛的方法為紙片擴散法與微量肉湯稀釋法，前者主要用以表征分離得到的單一菌種抗性，后者則主要用以測定目標菌株的具體耐藥性能，如抗生素MIC和最小殺菌濃度（minimumbactericidalconcentration，MBC）的測定。雖然不依賴于傳統(tǒng)培養(yǎng)的方法近年來發(fā)展迅速并在環(huán)境領域耐藥性水平的檢測中大量應用，但世界各地的學者還是會選擇基于培養(yǎng)的方法對環(huán)境樣本中耐藥性流行率和耐藥性模式進行初步判定。前文在討論制藥廢水中耐藥細菌的污染現(xiàn)狀時，所列舉的各研究案例中學者們都用到了篩選培養(yǎng)、紙片擴散法和微量肉湯稀釋法等培養(yǎng)方法�；�于培養(yǎng)的方法最大的優(yōu)點是可以分離出具有抗生素耐藥性的菌株，并對其抗性表型與耐藥能力進行表征，但從環(huán)境樣本中進行耐藥菌株的篩選培養(yǎng)，分離純化與鑒定保存等工作繁瑣耗時。此外，有研究表明，自然界中絕大多數(shù)微生物尚不能利用現(xiàn)有的培養(yǎng)技術分離獲得，目前利用傳統(tǒng)的培養(yǎng)分離方法分離鑒定出的微生物只占環(huán)境中全部微生物種類的0.1%~10%，并且即使是攜帶了ARGs的菌株在某些條件下也可能不表達抗性，這就使得僅基于培養(yǎng)方法研究環(huán)境中的ARBs和ARGs存在有一定的偏差。

基于分子生物學的方法可避免傳統(tǒng)培養(yǎng)方法的某些弊端，可從分子水平上更加客觀、準確地揭示環(huán)境中抗性基因的存在現(xiàn)狀�；�于培養(yǎng)的方法其研究的對象主要為ARBs，而基于分子生物學的方法則主要是從ARGs的角度分析環(huán)境中抗生素抗性水平的高低。用于快速檢測和鑒定環(huán)境樣本或ARBs中ARGs的分子生物學技術大多是以聚合酶鏈式反應（polymerasechainreaction，PCR）方法為基礎進行的，一般認為，基于PCR的方法分析抗性水平時，是基于攜帶有ARGs即具有抗生素抗性這一基本假設的。主要檢測方法包括：PCR、實時熒光定量PCR（real-timequantitativepolymerasechainreaction，qPCR）、16SrRNA基因測序技術、多位點序列分型技術、基因外重復回文序列PCR、PCR-變性梯度凝膠電泳和限制性片段長度多態(tài)性聚合酶鏈反應等，它們在ARBs菌種鑒定及ARGs豐度檢測中均發(fā)揮了重要作用。

基于PCR檢測技術直接檢測制藥廢水中耐藥性的方法主要依賴于已知ARGs的現(xiàn)有引物，不適合發(fā)現(xiàn)環(huán)境中未被發(fā)現(xiàn)的或者新出現(xiàn)的ARGs。高通量測序技術（又稱為下一代測序技術）的出現(xiàn)克服了基于PCR方法的這一缺點，不僅如此，它還是研究微生物群落結構多樣性、基因組多樣性和進行環(huán)境樣本ARGs的廣譜篩選的重要手段。此外，近年來越來越多的學者運用三代測序技術進行了環(huán)境耐藥性的測試研究，三代測序技術主要的特點是：讀長變長、程序流程簡化、避免PCR擴增偏好和可直接測定堿基上的修飾情況。此外，基于拉曼光譜技術發(fā)展起來的高通量染色體構象捕獲技術、單細胞拉曼光譜、表面增強拉曼光譜和顯微共聚焦拉曼技術等各種手段也在環(huán)境耐藥性研究領域不斷應用。表3匯總了基于高通量測序技術和基于拉曼光譜技術的各種分子生物學方法在耐藥性研究中的應用。

3、制藥廢水處理中抗生素抗性的控制研究

如前述，制藥廢水通常含有極高濃度的抗生素、ARBs和ARGs。然而，傳統(tǒng)的PWWTPs并不是專門為去除以上新興污染物而設計的。因此，目前的PWWTPs對抗生素、ARBs和ARGs的去除效率通常較低。同時，越來越多的證據(jù)表明，在WWTPs和PWWTPs中廣泛應用的生物處理工藝可能促進了廢水處理過程中ARBs和ARGs的增殖，同時吸附在剩余污泥中的抗生素外排同樣也伴隨著環(huán)境風險，從而促進了抗生素耐藥性的傳播擴散。要想減少在生物處理環(huán)節(jié)大量的ARBs的出現(xiàn)以及ARGs的污染，在廢水進入生物處理單元之前對抗生素的量進行控制十分關鍵，如使用膜濾、人工濕地和絮凝等工藝在進入生物處理單元之前從廢水中捕獲/攔截ARBs與ARGs。此外，現(xiàn)階段在污水處理系統(tǒng)的終末階段會補充各種高級氧化工藝（advancedoxidationprocesses，AOPs）等深度處理技術以增強對抗生素、ARBs和ARGs的去除效率。以往的研究表明，在各種AOPs（如紫外線照射、臭氧氧化、氯消毒、Fenton和Fenton/UV處理）中產(chǎn)生的大量活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）不僅可以有效地破壞抗生素，還可以通過破壞ARBs的核酸和細胞膜等而使其失活（如圖1）。

圖1不同深度處理技術（臭氧化消毒、氯化消毒、紫外線照射和光催化氧化）去除抗生素抗性細菌以及抗生素抗性基因的機制為了提高制藥廢水中抗生素、ARBs及ARGs的去除效率，近年來研究者們又進一步研究出了不同的制藥廢水新處理技術。例如有報道稱混合處理技術以及兩種或兩種以上技術的集成是未來強化處理抗生素廢水技術發(fā)展的焦點，對于廢水中抗生素的去除具有良好的應用前景。

Hou等設計了上流式厭氧污泥床（UASB）、缺氧-好氧池（A/O）與4個單獨的AOPs（UV、臭氧化、Fenton和Fenton/UV）的聯(lián)用體系，可高效去除供試制藥廢水中所含的18種抗生素和10種ARGs。此外，其研究結果證實該聯(lián)用體系中的生物處理單元對廢水中抗生素的去除貢獻較大，而ARGs主要由AOPs清除。生物處理單元是目前常用的去除抗生素的手段，具有成本低、普適性高等特點。然而，由于部分抗生素通常不可生物降解，同時抗生素及其降解產(chǎn)物對細菌的生長均有抑制作用，因此某些抗生素的生物去除是不穩(wěn)定和不充分的。電芬頓（EF）工藝已被證明對不同類藥物均有較好的降解效率，但相對較高的能源消耗限制了其進一步的發(fā)展和應用。將二者聯(lián)合使用的生物-電芬頓（bio-EF）技術可以通過結合兩者的優(yōu)勢來產(chǎn)生協(xié)同效應從而在提高抗生素去除效率的同時也可較好地控制運行成本。Valério等研究了光催化與臭氧氧化的結合技術對四環(huán)素類抗生素的降解效率。結果顯示，與單獨使用光催化或臭氧化處理抗生素相比，將二者聯(lián)用后，廢水中的四環(huán)素降解效率可達100%，降解動力學也比二者單獨處理過程的總和提高20%。

此外，還有將傳統(tǒng)膜技術與光芬頓反應結合、催化劑與光芬頓技術結合以及納米零價鐵（nZVI）與UV或H2O2聯(lián)用等技術的發(fā)明可使用。以上混合聯(lián)用技術均可為提高制藥廢水中抗生素、ARBs及ARGs的去除提供新的思路及依據(jù)。

4、展望

有研究顯示PWWTPs的脫水污泥中含有數(shù)量驚人的ARGs，由此可見現(xiàn)階段PWWTPs對耐藥性污染的處理往往限于從水中攔截ARGs，并未達到真正去除的效果。此外，不僅是PWWTPs的生物處理階段有ARGs和ARBs的增殖現(xiàn)象，在氯消毒的過程中大量ARGs的增殖問題也應引起重視，因而需要進一步研究耐藥性污染在PWWTPs中的傳播擴散途徑。

結合運用基于培養(yǎng)的方法與基于分子生物學技術的方法，已經(jīng)成為近年來國內外學者探究環(huán)境耐藥性污染問題的重要手段。隨著分子生物學技術的不斷進步，高通量測序的檢測成本不斷下降，未來基于二代或者三代檢測技術進行的宏基因組測序工作會對PWWTPs耐藥性污染的風險評估、大尺度遷移傳播和廢水環(huán)境中的微生物群落結構與耐藥基因的相關性等研究有重要的幫助。此外，結合拉曼光譜技術對廢水中耐藥菌的快速分類鑒定未來也會有可觀的應用場景。在進行ARGs的轉化或結合轉移等實驗時，也需要關注ARGs的不同類型對實驗結果的差異性。例如對不同抗生素的ARGs或者擁有不同耐藥機制的ARGs；同時，iARGs與eARGs也需要進一步區(qū)分實驗，因為一些結果表明未設置深度處理的傳統(tǒng)處理工藝中eARGs往往更難被去除，并可在自然環(huán)境中保持數(shù)月之久或被其他細菌吸收從而產(chǎn)生潛在生態(tài)風險。

對于ARBs及ARGs的處理工藝來說，現(xiàn)有的深度處理工藝在PWWTPs控制耐藥性污染中發(fā)揮著重要作用，可以實現(xiàn)廢水中ARGs和ARBs的有效去除，但在氯化消毒與臭氧化消毒出水中ARGs和ARBs的豐度升高的問題仍然不可忽視。另外，光催化氧化等工藝研究大多仍停留在實驗室階段，未來還需要進一步推進實際應用的研究，同時進行新型處理工藝的開發(fā)和應用。

此外，盡管污水處理廠對于ARGs和ARBs具備一定的處理效果，但是出水中抗生素殘留仍然是誘導受納水體AR傳播擴散的關鍵所在，因而降低ARBs的環(huán)境選擇壓力，即減少抗生素的殘留對于控制PWWTPs中耐藥性問題的發(fā)展至關重要。過往針對PWWTPs的研究中大多僅關注了抗生素濃度的變化，但是抗生素濃度的減少并不代表廢水中抑菌活性等的比例減少，其對抗生素耐藥性的誘導作用可能依然存在，抗生素與抗性基因之間劑量-效應關系目前也并不清楚。未來研究需要更多同時關注抗生素中間產(chǎn)物、前驅體以及生產(chǎn)副產(chǎn)物的去除效果等，此外還應盡快明確抗生素與抗性基因之間劑量-效應的關系以期能更有效地評估抗生素及ARGs的生態(tài)風險。

進入排水系統(tǒng)前對制藥廢水進行生產(chǎn)源處理也可以有效清除抗生素、降低ARBs或ARGs的濃度�？刹捎蒙�命周期評價方法，定量研究制藥全過程對環(huán)境影響的負荷，以使大家更為徹底、全面、綜合地了解制藥生產(chǎn)全過程中對環(huán)境的不利影響，從而可采取相應管理和處置措施現(xiàn)場減排，以降低該過程的環(huán)境生態(tài)風險。此外，在對全過程分析理解的基礎上，可以使用循環(huán)經(jīng)濟生產(chǎn)模式，在抗生素產(chǎn)生的源頭應用膜（超濾膜、納濾膜和反滲透膜等）等回收技術，將部分回收的物質加以利用，以提高藥物生產(chǎn)過程的中廢物減量化的比例，從而降低對環(huán)境的影響。

5、結論

國家多部委在《重點管控新污染物清單（2023年版）》中將抗生素列為第一類需要管控的新污染物。抗性基因能夠使細菌產(chǎn)生對多種抗生素藥物的耐藥性，近些年來也受到廣泛關注，并被看作為一類新興環(huán)境污染物。PWWTPs被認為是抗生素抗性污染向環(huán)境傳播的點源之一，對制藥廢水中抗生素及耐藥情況進行探究可提高人們對抗生素及ARGs這類新污染物的認知。綜述了PWWTPs環(huán)境中的抗生素殘留、ARBs和ARGs的污染現(xiàn)狀，對抗生素抗性的檢測方法和控制手段進行了概述，同時對未來制藥廢水中抗生素抗性的研究內容和重點進行了展望，可為抗生素及ARGs這類新污染的環(huán)境歸趨研究及控制去除手段的選擇提供一定理論參考。（來源：天津城建大學環(huán)境與市政工程學院）