四环素类抗生素的环境行为研究进展

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四环素类抗生素在环境中的研究进展

四环素类抗生素在环境中的研究进展摘要：四环素类抗生素是放线菌和广谱抗生素产生的半合成衍生物[1]。

作为环境中最常见的有机污染物，引起了世界广泛关注。

四环抗生素作为一种广谱药物，其广泛用于畜牧、医药和水产养殖等领域，但由于其稳定的特性，需要复杂的过程才能降解，往往被认为是难以消除的污染物。

近年来，在土壤、地表水和地下水中发现了越来越多的四环素，这些残留在环境中的四环素通过迁移和转化，最终将危害人类的健康生活和生态环境的稳定。

关键词：四环素；迁移；残留；进展引言四环素是由放线菌产生的广谱抗生素，主要包括天然抗生素和半合成衍生物。

其在土壤环境和生态行为中的残留物受到了各行业人士的广泛关注和研究。

本文的目的是了解土壤环境中四环素类抗生素的降解和迁移行为，为今后研究土壤中四环素类抗生素的生态行为提供研究基础，在为人们今后在安全使用抗生素方面提供一定的帮助[2]。

1四环素类抗生素的来源及迁移1.1四环素类抗生素的来源四环素类抗生素(TCs)在上世纪中叶被发现，因为它价格低廉，抗菌效果突出的特点，TCs在发展中国家很受欢迎。

我国每年生产约21万吨抗生素，其中大部分用于畜牧业，并且四环素类抗生素是占据生产和使用比例都较高的抗生素。

我国不仅是世界上TCs生产最多的国家，也是TCs消费最多的国家。

2013年TCs消耗接近7000吨，而且近年来TCs的使用量也在逐年升高。

中国许多省份土壤中TCS含量已经超过了欧盟规定的风险阈值。

1.2四环素类抗生素的迁移1.2.1水环境中的迁移水环境中的四环素类抗生素主要来自制药废水、医疗废水和兽用废水。

对这些废水的环境监测过程如果不到位不完善，TCs就会通过各种渠道排放到水中，从而破坏水中微生物的生长环境，继而影响生态平衡，最终威胁我们的健康。

排放的制药废水以及使用抗生素后产生的垃圾将直接或间接影响水质。

我们在一些养猪场附近的水中发现了浓度较高的TCs，并在主要水流中采集了这些四环素类抗生素。

《2024年环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》范文

《环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》篇一一、引言随着人类对抗生素的广泛使用，四环素类抗生素（Tetracyclines, TC）污染已成为环境领域面临的严峻问题。

这种抗生素广泛应用于动物饲料和人类疾病治疗中，然而，大量未经充分代谢的药物及其代谢物随污水、粪便等排放至环境中，导致了土壤和水源的污染，给生态环境和人类健康带来了极大的风险。

因此，如何有效地处理和去除环境中的四环素类抗生素污染已成为环境保护领域的研究热点。

本文将就环境中四环素类抗生素污染处理技术的最新研究进展进行综述。

二、四环素类抗生素的环境污染问题四环素类抗生素在环境中的污染主要来源于制药废水、农业活动、家庭医疗废物等。

这些污染物进入环境后，难以被自然环境所降解，长期累积后对土壤、水体等生态系统造成严重影响。

此外，四环素类抗生素还可能通过食物链进入人体，引发耐药性细菌的滋生和传播，对人类健康构成潜在威胁。

三、四环素类抗生素污染处理技术研究进展针对四环素类抗生素的环境污染问题，研究者们开展了大量研究工作，并取得了一系列重要的技术进展。

以下将主要介绍几种处理技术及其研究进展：1. 物理化学法物理化学法是一种常见的处理技术，包括吸附法、混凝沉淀法、氧化法等。

其中，活性炭吸附法因其良好的吸附性能被广泛应用于四环素类抗生素的去除。

此外，一些新型的吸附材料如纳米材料、生物炭等也在研究中展现出良好的应用前景。

2. 生物法生物法是一种环保、经济的处理方法，主要包括生物降解、生物吸附和生物积累等。

近年来，研究者们发现一些微生物能够通过代谢作用降解四环素类抗生素，这为生物法处理四环素类抗生素污染提供了新的思路。

3. 高级氧化技术高级氧化技术是一种高效的处理方法，包括光催化氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法等。

这些技术能够产生强氧化性的自由基，有效降解四环素类抗生素。

其中，光催化氧化法因其操作简便、反应条件温和等优点受到广泛关注。

4. 土壤修复技术针对四环素类抗生素对土壤的污染问题，研究者们也开展了土壤修复技术的研究。

《2024年环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》范文

《环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》篇一一、引言随着人类对抗生素的广泛使用，四环素类抗生素（Tetracyclines，TCs）在环境中的污染问题日益严重。

这些药物进入环境中后，会对生态环境造成不良影响，尤其是对微生物和人体的健康构成了严重的威胁。

因此，研究和开发高效的处理技术来减少四环素类抗生素的环境污染已经成为环境科学领域的紧迫任务。

本文旨在全面分析四环素类抗生素污染的现状及原因，同时梳理近年的相关研究进展，以期为未来污染处理技术的发展提供参考。

二、四环素类抗生素污染的概况四环素类抗生素广泛应用于畜牧业和人类医疗中，但由于其广泛使用和不合理处置，使得四环素类抗生素大量进入环境。

它们不仅对水生生物产生毒性作用，还可能通过食物链进入人体，引发各种健康问题。

因此，对四环素类抗生素污染的处理显得尤为重要。

三、四环素类抗生素污染处理技术的研究进展（一）物理法物理法主要包括吸附法、膜分离法等。

近年来，研究者们通过改进吸附材料和优化膜分离技术，提高了对四环素类抗生素的去除效率。

例如，利用纳米材料、活性炭等作为吸附剂，可以有效地吸附和去除水中的四环素类抗生素。

（二）化学法化学法主要包括光催化氧化法、高级氧化法等。

这些方法可以有效地降解四环素类抗生素，将其转化为低毒或无毒的化合物。

其中，光催化氧化法利用光催化剂（如TiO2）在光照条件下产生强氧化性物质，从而降解四环素类抗生素。

（三）生物法生物法主要包括微生物降解法、植物修复法等。

微生物降解法利用微生物的代谢作用将四环素类抗生素转化为无害物质。

植物修复法则利用植物对四环素类抗生素的吸收和转化作用，降低其在环境中的浓度。

此外，生物强化技术和基因工程技术也被应用于提高生物处理的效果。

（四）组合法组合法是将上述几种方法进行组合，形成一种综合性的处理方法。

例如，物理法和化学法的组合、物理法和生物法的组合等。

这种组合法可以根据实际需求和具体情况进行灵活调整，以提高处理效果和效率。

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展

Vol.11,No.3May,2021环㊀境㊀工㊀程㊀技㊀术㊀学㊀报Journal of Environmental Engineering Technology 第11卷,第3期2021年5月展海银,周启星.环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展[J].环境工程技术学报,2021,11(3):571-581.ZHAN H Y,ZHOU Q X.Research progress on treatment technology of tetracycline antibiotics pollution in the environment[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2021,11(3):571-581.收稿日期:2020-06-22基金项目:国家自然科学基金项目(21677080);高等学校学科创新引智计划项目(T2017002);中央高校基本科研业务费专项作者简介:展海银(1997 ),男,硕士研究生,研究方向为环境修复㊁环境催化,Zhanhy2019@∗责任作者:周启星(1963 ),男,教授,博士,研究方向为生态地球化学㊁环境修复㊁环境基准与标准,zhouqx@环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展展海银1,周启星1,2∗1.南开大学环境科学与工程学院2.环境污染过程与基准教育部重点实验室摘要㊀四环素类抗生素是一种价格低廉的广谱抗生素,被广泛应用于临床医疗㊁畜牧业㊁水产业等领域,四环素类抗生素的超量使用以及处理不当导致其被排放到水㊁土壤等环境中并在环境中残留㊁扩散,对生态和人类健康造成潜在威胁,因此其在环境中的去除尤为重要㊂介绍了环境中四环素类抗生素的来源及其在环境中的行为,概述了这类抗生素在环境介质中污染处理技术㊂目前已经工程化应用的污水处理技术,处理后出水虽可满足GB 8978 1996‘污水综合排放标准“,但很少对四环素类以及其他种类抗生素的去除进行专门的设计,造成处理后的出水中仍有抗生素残留,带来水环境污染的风险;土壤中四环素类抗生素的去除目前大多停留在实验室水平,可直接工程化应用的修复技术有待进一步研究㊂对四环素类抗生素污染处理技术的研究进行了展望,旨在为环境中四环素类抗生素的去除与污染治理提供科学依据㊂关键词㊀四环素类抗生素;水环境污染;污水处理技术;生物处理;土壤修复;植物修复中图分类号:X787㊀㊀文章编号:1674-991X (2021)03-0571-11㊀㊀doi :10.12153∕j.issn.1674-991X.20200154Research progress on treatment technology of tetracycline antibiotics pollution in the environmentZHAN Haiyin 1 ZHOU Qixing 1 2∗1.College of Environmental Science and Engineering Nankai University2.Ministry of Education Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental CriteriaAbstract ㊀Tetracycline antibiotics are a kind of low-cost broad-spectrum antibiotics which are widely used in clinical medicine animal husbandry aquaculture and other fields.The excessive use and improper handling of tetracycline antibiotics have caused them to be discharged into water soil and other environments.They remain and spread in the environment posing a potential threat to ecology and human health.Therefore their removal in the environment is particularly important.The sources of tetracycline antibiotics in the environment and their behavior in the environment were introduced and the treatment technologies of these antibiotics in environmental media were outlined.The results showed that by the currently engineered wastewater treatment technologies the wastewater could reach Integrated Wastewater Discharge Standard GB 8978-1996 but there were few special designs for the removal of tetracyclines and other types of antibiotics resulting in residual antibiotics in the effluent after treatment and thus brought about the risk of water environmental pollution.The removal of tetracyclines in soil was currently mostly stayed at the laboratory level and the remediation technology that could be directly applied to antibiotic-contaminated soil by engineering required further study.Finally the future researches on the treatment technology of tetracycline antibiotics was prospected aiming to provide a scientific basis for the removal and treatment of tetracycline antibiotic pollution in the environment.Key words ㊀tetracycline antibiotics water environmental pollution sewage treatment technology biological treatment soil remediation phytoremediation环境工程技术学报第11卷四环素类抗生素是一类应用较早且应用较广的抗生素,其以氢化并四苯为基本母核,可与碱或酸结合成盐,在碱性水溶液中易降解,在酸性水溶液中较稳定㊂表1列举了几种常见的四环素类抗生素的基本化学性质㊂由表1可知,四环素类抗生素具有较高的溶解度和较低的正辛醇-水分配系数(K ow)的对数值,决定了其具有良好的水溶性㊂四环素类抗生素抗菌谱广,对革兰氏阴性菌㊁革兰氏阳性菌㊁螺旋体㊁衣原体㊁立克次氏体㊁支原体㊁放线菌和阿米巴原虫都有较强的抑制作用,由于其广谱抗菌性以及价格低廉,被广泛应用于临床医疗和养殖业㊂据报道,四环素类抗生素是全球生产和使用量排名第二的抗生素种类,在中国则排名第一[1]㊂特别是近年来,四环素类抗生素在排放的废水㊁地表水和地下水以及土壤环境中被频繁检出,其在水环境中的检出水平为ng∕L~μg∕L量级[2-6],在土壤中则为μg∕kg~ mg∕kg量级[7]㊂环境中四环素类抗生素的检出和残留对人类健康和生态系统具有极大的威胁,因此研究这类抗生素的污染处理技术显得尤为重要㊂为充分了解国内外抗生素处理技术研究进展,准确掌握该领域的发展态势,聚焦研究热点,对中国知网(CNKI)和Web of Science数据库中抗生素污染处理技术的文献进行检索,并对其进行统计与分析㊂CNKI的检索式为主题(四环素类)+主题(污染)+主题(处理),Web of Science的检索式为主题(tetracycline antibiotics)+主题(pollution)+主题(treatment),CNKI共获得287篇相关文献,Web of Science共获得1849篇相关文献㊂CNKI和Web of Science数据库中收录的关于四环素类抗生素污染处理相关研究论文数量总体呈逐年上升的趋势,且在2010年之后论文数量增长迅猛,这表明四环素类抗生素污染的处理在国内外都得到了越来越广泛的关注㊂抗生素污染水的处理技术主要有萃取㊁好氧活性污泥法㊁吸附㊁过滤㊁超滤∕微滤(UF∕MF)膜技术㊁反渗透∕纳滤(RO∕NF)膜技术㊁光催化㊁臭氧氧化㊁芬顿(Fenton)㊁曝气㊁混凝㊁磁选及生物添加剂㊁接触氧化等,研究主要集中在萃取㊁好氧活性污泥法㊁臭氧氧化等方面;抗生素污染土壤的处理技术主要包括污染土壤蒸气浸提㊁微波∕超声加热㊁热脱附㊁固化∕稳定修复㊁氧化还原修复㊁洗脱∕萃取修复㊁光催化降解㊁电动力学修复㊁植物修复和微生物修复等㊂笔者介绍了四环素类抗生素的来源及其在环境中的行为,对四环素类抗生素在水㊁土壤等环境中的处理技术进行了概述,并对今后的研究提出了展望,旨在为环境中四环素类抗生素的去除与污染治理提供科学依据㊂表1　常见四环素类抗生素的化学性质Table1㊀Chemical properties of several tetracycline antibiotics名称化学结构lg K ow 分子量∕(g∕mol)溶解度∕(mol∕L)p K a1p K a2p K a3四环素-1.30444.440.041 3.2ʃ0.37.78ʃ0.059.6ʃ0.3金霉素-0.62478.880.008 3.3ʃ0.37.55ʃ0.029.3ʃ0.3土霉素-0.90460.430.062 3.2ʃ0.37.46ʃ0.038.9ʃ0.3㊀㊀注:p K a1为一级解离常数;p K a2为二级解离常数;p K a3为三级解离常数㊂㊃275㊃第3期展海银等:环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展1㊀环境中四环素类抗生素的来源过去的几十年中,四环素类抗生素在医学中的滥用现象非常普遍㊂药物生产过程以及药物的过量使用,使其进入环境并造成污染㊂环境中四环素类抗生素主要有以下几个来源(图1):1)畜牧业㊁水产业等养殖业的大量使用㊂施用的抗生素经机体代谢后,30%~90%的抗生素母体化合物及其代谢产物随动物粪便和尿液排出,最后进入环境中[8]㊂在美国,食用动物中的抗生素使用量约占年度抗生素消费量的80%㊂据估计,2010年动物饲养中的全球抗生素消费量为(63151ʃ1560)t,预计到2030年将增长67%,达到(105596ʃ3605)t [9]㊂2)医疗废水㊁制药废水排入污水处理厂,传统的污水处理技术无法去除污水中高浓度的抗生素,造成其排入受纳地表水中[10]㊂Deblonde 等[11]研究了污水处理厂对含抗生素污水的处理效果,结果表明,抗生素的去除率仅为50%左右㊂3)含抗生素生活污水的不当处理或污水处理厂的低效处理㊂4)未使用或过期药物的不当处置,如直接被扔进生活垃圾箱,最终进入垃圾填埋场,成为潜在四环素类抗生素污染的重要来源㊂四环素类抗生素进入环境后会发生一系列的迁移转化,并在环境中扩散㊂如四环素类抗生素排放到土壤中,会通过渗流或淋溶作用向深层土壤扩散甚至污染地下水,也会随地表径流向地表水中扩散,由于具有较好的亲水性和低挥发性,其在水环境中具有显著的持久性,在地表水中会由流域向更远的地方扩散㊂此外,污染物会扩散进入水底沉积物中并通过地下渗流作用污染河床以下土壤甚至到达包气带,进而污染地下水㊂图1㊀环境中四环素类抗生素的来源和去向Fig.1㊀Sources and destinations of tetracycline antibiotics in the environment2㊀四环素类抗生素在环境中的行为2.1㊀吸附和解吸吸附和解吸是四环素类抗生素在环境中迁移转化的决定因素,吸附和解吸影响其对土壤微生物的生物利用度以及向其他环境介质中扩散,如向水环境或生物介质(农作物㊁观赏植物等)中扩散㊂抗生素在土壤中的吸附和解吸在很大程度上取决于抗生素的性质(如分子结构㊁疏水性㊁空间构型等)和土壤的基本特征(如土壤类型㊁pH㊁共存离子等)㊂静电力㊁阳离子-π相互作用㊁阳离子桥和表面络合作用是抗生素在土壤上吸附的主要机制[12-13]㊂土壤中有机碳浓度是影响抗生素吸附∕解吸过程的主要因素,有机碳浓度高的土壤对四环素表现为高吸附㊁低解吸[14]㊂如Conde-Cid 等[15]研究表明,四环素类抗生素的吸附和解吸受土壤pH 影响,但主要取决于土壤有机质浓度㊂在有机质丰富的土壤中,对四环素类抗生素的吸附率接近100%,解吸率很低;在有机质浓度较低的土壤中,由于吸附位点的竞争,吸附率随浓度增加而降低㊂四环素类抗生素在大多数土壤中具有较高的吸附系数,土壤对其吸附能力较强㊂如Conde-Cid 等[16]研究了土霉素和金霉素在63种作物土壤中的吸附和解吸规律,结果显示,2种四环素类抗生素对土壤均具有强亲和力,其中土霉素的吸附系数为1015~9733,金霉素为1099~11344,吸附率高且解吸率始终低于10%㊂Pan 等[17]研究了5种抗生素在土壤中的吸附能力,结果表明,黏质壤土中5类抗生素的吸附能力按四环素类㊁喹诺酮类㊁大环内酯类㊁氯霉素类㊁磺胺类的降序排列㊂2.2㊀在环境中的其他降解途径2.2.1㊀光降解光降解是四环素类抗生素在环境中降解的重要途径之一,可分为直接光降解和间接光降解㊂直接光降解是指抗生素直接吸收光子,利用光能由基态分子转变为激发态分子引发的键断裂或结构重排等㊃375㊃环境工程技术学报第11卷反应㊂间接光降解是指环境中的吸光物质(光敏剂)吸收光能后,诱导抗生素分子激发而分解的光化学反应[18]㊂四环素类抗生素的分子结构决定了光降解的可能性,其含有酰胺基( CONH2),碳氮键(C N)很容易在光降解反应中断裂成氨基物质㊂影响环境中四环素类抗生素光降解的主要因素有pH㊁氧自由基㊁抗生素初始浓度㊁光照强度㊁光照时间㊁离子强度等[19]㊂其中,pH对四环素类抗生素的影响很大,碱性条件更有利于光降解,其光降解的速率随pH的增大而增加[20]㊂在环境中,四环素类抗生素直接光降解效率较低,依靠光敏剂进行的间接光降解是其降解的主要途径㊂光敏剂作为光能载体,可以改变化合物的光稳定性,从而加速光解㊂强光敏剂可以通过捕获反应体系中的㊃O2-㊁㊃OH等自由基来加速抗生素的光降解[21],自然界中广泛存在的强光敏剂主要包括腐殖质㊁核黄素㊁N-3㊁NO-2㊁Fe3+㊁Fe2+㊁NaCl㊁TiO2等[18]㊂2.2.2㊀水解水解是四环素类抗生素在水环境中主要的降解途径㊂四环素类抗生素在环境中的水解速率主要与pH和温度有关,离子强度对水解速率没有显著影响㊂四环素类抗生素在酸性及碱性条件下都不稳定,易发生水解㊂这是由于在酸性条件下,四环素类抗生素的C-6羟基和C-5α上的氢正好处于反式构型,容易发生消除反应,生成无活性的橙黄色脱水物㊂在pH为2~6条件下,C-4位二甲氨基容易发生可逆反应的差向异构化㊂土霉素由于存在C-5羟基与C-4二甲氨基之间形成的氢键,4位的差向异构化比四环素难;而金霉素由于C-7氯原子的空间排斥作用,使4位异构化反应比四环素更容易发生㊂在碱性条件下,四环素类抗生素C环易被破坏,生成具有内酯结构的异构体㊂Loftin等[22]研究发现,四环素类抗生素的水解速率随着pH和温度的升高而增加,在与天然水和潟湖相似的水质条件下降解速率较快㊂Xuan等[23]研究表明,土霉素在不同初始浓度下水解均遵循一级动力学,溶液在中性附近时最有利于水解,其次是碱性条件;提高溶液温度可以有效地促进土霉素的水解,而Ca2+的存在可以大大减缓土霉素的水解速率㊂2.2.3㊀生物降解生物降解是四环素类抗生素在环境中最重要的降解途径,主要包括微生物降解和植物吸收降解㊂微生物降解主要由微生物的胞内酶或胞外酶依靠氧化㊁还原㊁基团转运㊁水解等作用来实现[24]㊂微生物能够有效去除抗生素的残留,可以将抗生素或其中间产物进一步降解,最终转化成H2O和CO2,抗生素的耐药细菌在其微生物降解中起着重要作用[25]㊂此外,不断有学者在环境中筛选出可以降解土壤中四环素类抗生素的菌株,如光合菌㊁乳酸菌㊁放线菌㊁酵母菌㊁发酵丝状菌㊁芽孢杆菌㊁枯草杆菌㊁硝化细菌㊁酵母等都具有降解抗生素的功能[26]㊂成洁等[27]从长期受四环素类抗生素污染的土壤中分离㊁重复驯化,筛选出对四环素类抗生素具有良好降解能力的菌株TJ-2#,其对土壤中的土霉素㊁四环素㊁金霉素的降解率分别达58.3%㊁63.9%和65.5%㊂植物降解是指植物通过直接吸收或根系分泌物以及根系微生物转化对抗生素进行降解,植物降解一般存在3种机制:1)直接吸收有机污染物,并将其转化为在植物组织中积累的无毒代谢物;2)植物根系释放酶,促进持久性有机污染物的降解;3)植物和根际微生物的共同作用[28]㊂陈小洁等[29]研究表明,大漂和凤眼莲在3d内对四环素的去除率分别达80%和90%,大漂对不同浓度的金霉素和土霉素有较好的处理效果,且浓度越高去除率越高㊂3㊀水环境中四环素类抗生素污染治理技术㊀㊀近年来,水体中不断检测到四环素类抗生素,如在中国典型湖泊(白洋淀㊁巢湖㊁鄱阳湖㊁洞庭湖等),主要河流(黄浦江㊁海河㊁辽河等),海湾(渤海湾㊁莱州湾㊁北部湾等)中均检出四环素类抗生素;在美国㊁法国等国家的地表水中同样频繁检出四环素类抗生素[30]㊂Kovalakvoa等[31]研究表明,亚洲国家(中国㊁韩国㊁印度等)和欧洲国家(英国㊁西班牙㊁法国等)的污水处理厂出水和地表水中均有四环素类抗生素的存在㊂目前对含有四环素类抗生素污水的主要去除方法有物理化学法和生物法㊂3.1㊀物理化学法物理化学方法是运用物理和化学的基本理论,通过吸附㊁沉淀㊁氧化还原等物理或化学过程去除水中污染物的方法㊂去除水中四环素类抗生素的物理化学法处理技术主要包括混凝沉淀㊁膜分离㊁吸附㊁臭氧氧化㊁光催化氧化㊁电化学氧化㊁芬顿氧化等,表2总结了不同处理技术的处理效果以及优缺点[32-39]㊂混凝沉淀和吸附是污染物从液体表面转移到固体表面的过程,没有破坏污染物的化学结构,不能将污染物完全降解㊂颗粒活性炭是目前应用最广泛的吸附剂,但活性炭的成本较高[40]㊂膜分离技㊃475㊃第3期展海银等:环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展术是一种新型的分离纯化技术,其利用膜对污染物进行选择性渗透,实现污染物的去除㊂纳滤和反渗透技术是去除四环素类抗生素较有前景的方法㊂臭氧氧化因其高氧化性能可以有效去除四环素类抗生素,但总有机碳(TOC)的去除效果较差,因为臭氧氧化通常能将有机化合物降解为短链羧酸,但不能完全降解为CO2和H2O[41-42]㊂电化学氧化技术氧化效果好,四环素类抗生素去除率高,但高能耗㊁高运行成本限制了其实际应用前景㊂光催化技术环境友好㊁能耗低且具有较高的催化氧化活性,四环素类抗生素和TOC去除率较高,凸显其在四环素类抗生素污水处理中的广阔应用前景㊂表2㊀含四环素类抗生素污水处理技术的处理效果及优缺点Table2㊀Treatment effects and advantages and disadvantages of sewage treatment technology containing tetracycline antibiotics 处理技术污染物处理效果优缺点数据来源混凝沉淀四环素㊁土霉素㊁金霉素去除率约为25%操作简单,易于实现,但去除率低文献[32]膜分离土霉素去除率约为92%成本较低,可回收,但对进水水质要求高,容易受到浓缩水的二次污染文献[33]吸附四环素㊁金霉素㊁土霉素去除率分别为43%㊁57%㊁44%易操作㊁实用,但只能将抗生素从液相转移到固相,不能彻底清除文献[34-35]臭氧氧化四环素浓度低至检出限以下处理效果好,但操作成本高㊁能耗高㊁利用率低文献[36]光催化氧化四环素BiOCl@CEO2光催化剂在4个循环后,120min去除率在80%以上处理成本低㊁环境友好㊁可持续,但目前难以大规模应用文献[37]电化学氧化四环素Ti∕Ti4O7阳极上40min内去除率达95.8%设备简单㊁操作方便安全㊁环境相容性好,但能耗高,运行成本高文献[38]芬顿氧化四环素60min内去除率达88.47%操作简单㊁氧化效率高,但芬顿试剂配比难以控制,腐蚀性高文献[39]3.2㊀生物法四环素类抗生素污水的生物处理法主要包括真菌㊁细菌等微生物的降解以及水生植物修复㊂生物法可以将四环素类抗生素分解为生物体的组成部分,或者最终转化为没有毒性的无机或有机小分子[26]㊂微生物降解处理污水中的四环素类抗生素主要应用于污水处理厂,最常用的方法是活性污泥法的改良工艺,但四环素类抗生素在活性污泥中的去除主要以吸附为主,微生物降解作用较小[43]㊂Wang等[44]研究表明,在活性污泥法处理工艺中,四环素类抗生素的去除主要是由于活性污泥的吸附作用使其从污水中向污泥表面转移㊂Chen等[45]研究了曝气生物滤池对养猪场污水中抗生素的降解效果,结果表明,曝气生物滤池与厌氧㊁好氧调节池相结合可以达到较好的降解效果,土霉素的降解率达到95%以上㊂Yin等[46]在鸡粪混合物中分离出一株能降解四环素的克雷伯氏菌株TR-5,对水中四环素的降解率可达90%㊂植物修复主要通过水生植物的根系吸收和根系微生物转化来降解四环素类抗生素,具有绿色㊁投资费用低㊁无二次污染㊁可以用于治理大面积污染水体等优点㊂植物修复最常见的方式是水生植物滤床和湿地修复系统㊂如廖杰等[47]研究了以水芹和空心菜为载体的水生植物滤床对四环素类抗生素的去除效果,结果表明,水芹滤床对四环素类抗生素的去除率较高,可达到71.83%㊂易礼陵[48]采用芦苇和美人蕉分别构建了复合人工湿地系统,结果表明:美人蕉湿地对四环素㊁土霉素和金霉素的去除率分别为97.27%㊁91.18%㊁83.43%;芦苇湿地分别为97.71%㊁91.46%㊁86.68%㊂去除效果均处于较高水平㊂3.3㊀污水处理厂处理技术含有高浓度抗生素的制药废水不达标排放是造成水环境中四环素类抗生素污染的重要原因,制药废水深度处理是防止抗生素进入水环境的重要手段之一㊂传统的污水处理厂旨在去除高浓度的总有机碳㊁硝酸盐和磷酸盐等营养物质[49-50],其工艺中没㊃575㊃环境工程技术学报第11卷有专门去除抗生素等微污染物[51]的设计㊂因此,污水处理厂对抗生素去除率低,其尾水是水环境中抗生素的主要来源㊂在污水处理厂的常规处理中,吸附㊁生物降解㊁消毒和膜分离是抗生素的主要去除途径,但许多种类抗生素在该过程中不能完全被去除,而是通过尾水和污泥进入环境[52]㊂目前大多数污水处理厂采用常规的生物法处理抗生素制药废水,处理工艺主要包括好氧生物法和厌氧生物法以及厌氧-好氧生物法㊂表3总结了污水处理厂不同处理技术对四环素类抗生素的去除机理及去除率[53-63]㊂表3㊀污水处理厂不同处理技术对含抗生素废水的去除机理及去除效果Table3㊀Removal mechanism and efficiency of antibiotic containingwastewater treatment technology in sewage treatment plants处理技术抗生素种类去除机理去除率∕%数据来源传统活性污泥法四环素㊁土霉素㊁金霉素污泥吸附22㊁44㊁85文献[53-54]序批式反应器土霉素污泥吸附7.7~44.9文献[55]膜生物反应器四环素膜吸附㊁少量生物降解89文献[56]接触氧化法四环素膜吸附㊁生物降解BOD>95,CODʈ80文献[57]氧化沟四环素㊁土霉素污泥吸附㊁生物降解25.96~64.64文献[58]上流式厌氧污泥床四环素污泥吸附,主要为生物降解约90文献[59]循环式活性污泥工艺四环素㊁土霉素污泥吸附61㊁99文献[60] A∕O工艺金霉素污泥吸附㊁生物降解约30文献[61-62] A2∕O工艺四环素污泥吸附㊁生物降解61文献[63]㊀㊀目前,对抗生素废水处理方法的研究已取得较大的成果,但已有的处理技术都有其优缺点㊂单一厌氧系统通常可以有效降低制药废水的化学需氧量,但其性能差异很大㊂厌氧处理性能的差异可以用不同的废水特性来解释,包括盐度㊁毒性以及在厌氧条件下难生物降解有机化合物的浓度等㊂单一的好氧处理往往也无法达到良好的处理效果㊂于是近年来人们对各种技术如何取长补短联合使用,提高处理效率并降低处理成本进行了深入的研究,以应对更复杂的抗生素废水和更严格的排放标准(GB 18466 2005‘医疗机构水污染物排放标准“)㊂如王彩冬等[64]分析了山东新时代药业有限公司抗生素生产园区采用的预处理水解酸化生物强化一级处理 Fenton氧化曝气生物滤池深度处理抗生素制药废水组合工艺的工艺流程㊁运行参数和运行效果,发现其出水水质达到DB37∕599 2006‘山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准“重点保护区域(修改通知单)标准;陈建发等[65]采用厌氧-缺氧-好氧生物处理法(A2O法)+生物滤池+絮凝沉淀组合工艺处理抗生素类制药废水,具有良好的处理效果,其化学需氧量㊁氨氮㊁总磷的平均去除率分别达79.3%㊁66.5%㊁97.7%,出水化学需氧量㊁氨氮㊁总磷等指标均达到GB8978 1996的一级排放标准;Sponza等[66]研究了高效厌氧多室床反应器(AMCBR)和完全搅拌釜反应器(CSTR)联合使用对制药废水的降解率,结果表明该系统可以有效去除制药废水中的抗生素,对土霉素的去除率可达99%;Shi等[67]研究了上流式厌氧污泥床(UASB)与膜生物反应器(MBR)和序批式反应器(SBR)组合处理高盐度制药废水,结果表明UASB+MBR和UASB+SBR系统均实现了出色的有机质去除率,其化学需氧量去除率分别为94.7%和91.8%㊂在实际的污水处理工艺中,一般单纯的生物处理很难将污水中的抗生素完全去除,因此在废水处理系统的前期处理阶段通过物理方法进行预处理以及在最后阶段补充各种先进的化学氧化工艺越来越受到重视㊂4㊀四环素类抗生素污染土壤的治理与修复技术㊀㊀四环素类抗生素在土壤中残留对农业生态安全和人类身体健康造成潜在的威胁,污染土壤修复近年来深受重视,相应的修复技术也成为研究重点㊂经过多年的研究与发展,目前污染土壤的治理与修复技术主要包括物理修复技术㊁化学修复技术和生物修复技术3类㊂物理修复技术主要包括污染土壤蒸气浸提㊁微波∕超声加热㊁热脱附等;化学修复技术主要有固化∕稳定修复㊁氧化还原修复㊁洗脱∕萃取修复㊁光催化降解㊁电动力学修复等;生物修复技术包括植物修复㊁动物修复和微生物修复[68]㊂目前关于㊃675㊃。

四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究

四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究引言四环素类抗生素是广泛应用于临床和养殖业的一类重要抗生素。

然而，它们的使用过程中产生的大量废弃物和排放物，以及与土壤的相互作用，引发了人们对它们在土壤中的环境行为及生态毒性的关注。

本文旨在综述四环素类抗生素在土壤中的环境行为及相关生态毒性研究进展。

四环素类抗生素的环境归趋四环素类抗生素在土壤中的环境行为是研究的重点。

土壤是一个复杂的生态系统，四环素类抗生素进入土壤中的途径主要有人为排放、农田施用、养殖废弃物的肥料化，以及污水灌溉等。

其中，最主要的途径是农田施用和养殖废弃物的肥料化，这导致土壤中四环素类抗生素的浓度明显上升。

四环素类抗生素在土壤中的行为主要包括吸附、解吸、迁移和降解。

吸附是四环素类抗生素在土壤中的主要行为方式，其吸附程度与土壤性质、溶液pH值、四环素类抗生素的化学结构和环境因素有关。

研究表明，不同土壤类型对四环素类抗生素的吸附能力存在差异，粘性土壤对其吸附能力较强，而砂质土壤则相对较弱。

此外，四环素类抗生素的解吸也是一个重要的环境行为，它可能导致四环素类抗生素在土壤中的迁移和进一步污染。

降解是四环素类抗生素从土壤中移除的一种方式，但其降解速率较慢，需要较长的时间才能完全降解。

四环素类抗生素在土壤中的生态毒性四环素类抗生素的长期存在和积累可能对土壤生态系统产生不可忽视的影响。

它们可能通过干扰土壤微生物群落结构、抑制酶活性、影响土壤中的氮、磷、铁等元素循环过程，而对土壤呼吸、有机质分解和养分释放等关键生态过程产生负面影响。

土壤微生物是土壤生态系统中的关键组成部分，它们在土壤有机质分解、养分循环和土壤健康维持等方面发挥着重要作用。

研究表明，四环素类抗生素的存在会抑制土壤细菌、真菌和放线菌的生长，对微生物群落结构产生负面影响。

此外，四环素类抗生素的存在还会引发土壤酶活性的下降，抑制土壤中氮循环、磷循环等关键元素的释放过程，进而导致土壤中的养分利用率降低。

四环素类抗生素的环境行为研究进展

动物医学进展,2011,32(4):98 102Pr ogress in Veterinary Medicine四环素类抗生素的环境行为研究进展贺德春1,许振成2*,吴根义1,丘锦荣2,秦国建1(1.湖南农业大学资源环境学院,湖南长沙410128;2.环境保护部华南环境科学研究所,广东广州510655)摘要:四环素类抗生素被广泛用于动物疾病的治疗,并长期以亚治疗剂量添加于动物饲料中用于动物疾病的预防和促进动物生长。

由于四环素类抗生素大量使用使其在环境中普遍存在,并导致了细菌耐药性。

研究表明某些四环素类抗生素在环境中具有一定的持久性,因此其在环境中行为引起了众多学者的关注。

论文回顾了四环素类抗生素在环境中残留、迁移转化等方面的研究进展,重点阐述近年来有关四环素类抗生素环境行为方面的研究新成果,并探索提出今后应该开展的研究方向。

关键词:四环素类;环境行为;残留;吸附;降解中图分类号:S859.799.9文献标识码:A文章编号:1007 5038(2011)04 0098 05自20世纪40年代以来,抗生素不仅作为药物用于动物疾病的治疗,同时也作为饲料添加剂用于疾病的预防与促进动物的生长,提高畜禽生产效率,兽用抗生素的使用在促进养殖业快速发展,改善人收稿日期:2011 01 17基金项目:环境保护部公益基金(200809093)作者简介:贺德春(1979-),男(土家族),湖南溆浦人,讲师,博士研究生,主要从事农业毒害污染控制及环境行为研究。

*通讯作者[19] C arriz o L C,Ru ete C M,M anucha W A,et al.H eat shock protein70exp ress ion is associated with inhibition of renal tubuleepithelial cellapoptosis during recovery from low protein feeding[J].Cell Stres s C hap erones,2009,11(4):309 324. [20] M orimoto R I.Regu lation of the heat shock tran scriptionalresp on se:Cros s talk b etw een a family of heat s hock factors,m olecular chap er ones an d negative regulators[J].GenesDev,2008,12:3788 3796.[21] 曾炯,黄兴国.肉鸡应激机理及其研究进展[J].江西饲料,2009(6):1 4.[22] 许竟成,蔡亚非.动物热激蛋白的研究进展[J].资源开发与市场,2009,25(7):619 622.[23] 赵书景,毛献灵.热休克蛋白与动物机能关系的研究[J].上海畜牧兽医通讯,2009(4):41 43.[24] 刘东武,陈志伟.营养元素调控热休克蛋白研究进展[J].河南师范大学学报,2009,37(1):134 136.[25] 董云伟,董双林,纪婷婷.水生动物热休克蛋白研究进展[J].中国海洋大学学报,2008,38(1):39 44.Advance in Heat Stress Mechanism Effect in AnimalsLI Lin,XU Chen yi,YANG Shu hua,LONG Miao,H E Jian bin (College of A nimal H u sbandr y and Vete rinary M ed icine,S heny ang A g ricultu ral Univ ersity,S heny ang,L iaoning,110161,China) Abstract:Studies hav e show n that the amount of heat shock pr otein's synthesis increases in anim al to avo id the irrever sible damag e that caused by heat stress to the anim al.The heat shock pr otein is a g eneral class of cellular chapero ne protein that can be produced by all living cells after stimulated by the stressor,w hich can participate in the protein folding,assembly,and transpo rt and other activ ities in cells'life processes, and also play s an im por tant ro le in the regulatio n of cell grow th,survival and differentiation.T herefo re, the mechanism,results and pro tection of heat shock protein in the heat stress is described fr om the partici patio n in the heat stress.A s the results of previous studies is summ arized,scientific and detailed outlook to the research prog ress of the heat shock protein may be appeared in som e important o f biomedical area,so as to provide a reliable theoretical basis to reduce the adv erse effects of the heat stress in liv estock produc tion practice effectively.Key words:heat stress;heat shock pr otein;mechanism民生活水平等方面发挥了重要的作用。

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展摘要：四环素类抗生素是广泛应用于畜牧业和人类医疗领域的一类重要抗生素，然而，其广泛使用和排放导致了环境中的污染问题。

本文对环境中四环素类抗生素的污染现状进行了介绍，并综述了近年来该领域的污染处理技术研究进展。

目前的处理方法主要包括物理、化学和生物方法。

物理方法主要包括吸附和膜分离技术，化学方法主要包括氧化还原和高级氧化技术，生物方法主要包括微生物降解和植物修复技术。

各种技术方法各有优势和局限性，需要根据实际情况进行选择和优化。

未来的研究重点应放在开发高效、环保的污染处理技术，以减少四环素类抗生素对环境的危害。

关键词：四环素类抗生素，环境污染，处理技术，物理方法，化学方法，生物方法1. 引言四环素类抗生素是一类来源广泛，广泛应用于畜牧业和人类医疗领域的重要抗生素。

然而，其大规模使用和排放导致了环境中的污染问题。

四环素类抗生素具有长期存在和难降解等特性，对环境和生物产生潜在的危害。

因此，研究和开发环境中四环素类抗生素污染的处理技术具有重要的理论和实际意义。

2. 环境中四环素类抗生素污染现状环境中四环素类抗生素污染主要来源于畜牧业和人类医疗活动。

畜牧业是主要的源头，因为四环素类抗生素主要被用于预防和治疗家禽和畜牧业动物的疾病。

同样，人类医疗活动也是一个重要的源头，因为四环素类抗生素是临床上常用的一类抗生素。

3. 物理方法物理方法是处理四环素类抗生素污染的基本方法之一。

其中，吸附技术是常用的一种物理方法，通过吸附剂吸附抗生素分子来实现去除。

常用的吸附剂包括活性炭、沸石等。

另外，膜分离技术也是一种有效的物理方法，通过膜的选择性透过性，将四环素类抗生素分离出来。

4. 化学方法化学方法主要包括氧化还原和高级氧化技术。

氧化还原技术主要是通过氧化还原反应将四环素类抗生素转化为无害的物质。

常用的氧化还原剂包括臭氧、过氧化氢等。

高级氧化技术利用高级氧化剂产生的自由基对四环素类抗生素进行降解。

四环素类抗生素在土壤环境中的残留及环境行为研究进展

第49卷第12期2020年12月应用化工Applied Chemical IndustryVol.49No.12Dec.2020四环素类抗生素在土壤环境中的残留及环境行为研究进展肖磊1,王海芳2（1.中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051；2.中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051）摘要:四环素类抗生素因具有预防疾病与促生长作用而被广泛应用于临床与养殖业中,进而会通过各种途径（有机肥施用、污水灌溉）进入土壤，并在土壤环境中长时间累积。

在介绍此类抗生素基本性质及结构的基础上，针对此类抗生素在土壤中的残留状况及各种环境行为（吸附和解吸、降解、迁移）进行了论述，并简要概括了其对土壤微生物、动物、植物的危害，重点介绍了四环素类抗生素在土壤中的吸附、降解和淋溶行为及影响因素,以期为这类抗生素带来的生态风险评估及控制提供参考依据。

关键词:四环素类抗生素;残留;环境行为中图分类号:TQ46；X53文献标识码:A文章编号：1671-3206（2020）12-3178-07Tetracycline residues and environmental behavior oftetracycline antibiotics in soil:A reviewXIAO Lei,WANG Hai-fang(1.School of Environment and Safety Engineering,North University of China,Taiyuan030051,China；2.School of Environment and Safely Engineering,North University of China,Taiyuan030051,China)Abstract:The tetracycline antibiotics are widely used in clinical and aquaculture industries due to their prevention of disease and growth promotion,these antibiotics enter the soil through various routes(application of organic fertilizers,sewage irrigation)and accumulate in soil environment for a long time.On the basis of summary of the tetracycline antibiotic types and structures,the remaining conditions and environmental behaviors(adsorption and desorption,degradation,migration)of the tetracycline antibiotics were discussed.The harmful effect of tetracycline antibiotics on soil microbes,animals and plants was also summarized.The absorption,degradation and leaching behaviors and corresponding influencing factors of tetracycline antibiotics in soil were highlighted.In order to provide scientific basis for the assessment and the ecological risk control of such antibiotics.Key words:tetracylines；residues；environmental behavior四环素类抗生素是由放线菌产生的一类广谱抗生素，主要包括天然类（四环素、金霉素、土霉素）及半合成衍生物（美他环素、强力霉素、米诺霉素）[1]O 其作为最常见的新型环境有机污染物而备受关注,其在土壤环境中的残留及环境行为（吸附-解吸、降解、迁移）受到各行业人士广泛的关注与研究。

水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展

水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展摘要：四环素类抗生素是广泛使用于养殖业和人类医疗领域的一类重要药物，但其存在带来了许多环境问题。

本文对水环境中四环素类抗生素的降解机制进行了综述，并详细介绍了当前四环素类抗生素去除的方法和技术。

通过对相关研究的概述，可以为水环境中四环素类抗生素的治理提供一定的参考和指导。

1. 引言四环素类抗生素是一类广泛使用于畜禽养殖和人类医药领域的药物。

其药理作用主要通过抑制细菌蛋白质合成而起到抗菌作用。

然而，由于其在生物体内的排泄、人畜禽粪便的排泄以及医疗废水的排放等因素，使得四环素类抗生素频繁进入水环境，引发了对水环境质量和生态系统的担忧。

因此，研究四环素类抗生素在水环境中的降解和去除具有重要的意义。

2. 四环素类抗生素的降解机制2.1 化学降解四环素类抗生素在水环境中也能经历一些化学变化，如羟基化、氧化、脱氢等反应。

这些变化过程可以通过光照、氧气和氧化剂等外界条件来促进。

例如，近年来的研究发现，紫外光辐照和过氧化氢等处理方法能够有效地降解四环素类抗生素，使其转化成较为稳定的化合物，减少其对水环境的污染。

2.2 微生物降解微生物是自然界中一类重要的降解因子，能够分解、转化有害物质，其中也包括四环素类抗生素。

许多微生物具有降解四环素类抗生素的能力，包括细菌和真菌等。

这些微生物通过分泌特殊的酶来降解四环素类抗生素的分子结构，进而转化为无害物质。

因此，在水环境中添加这些具有降解能力的微生物，能够有效地降解四环素类抗生素，减少其对水环境的毒害。

3. 四环素类抗生素的去除方法和技术3.1 物理方法物理方法主要是通过物理过程将四环素类抗生素与水中其他物质分离，通常包括过滤、吸附和沉淀等处理手段。

例如，使用活性炭、介孔吸附剂、沉淀剂等材料可以有效地吸附和沉淀水中的四环素类抗生素，从而实现其去除。

3.2 化学方法化学方法主要通过一系列化学反应将四环素类抗生素分解为无害的物质。

类抗生素环境行为及其生态毒理研究进展

类抗生素环境行为及其生态毒理研究进展一、内容综述随着现代工业的发展，生态环境面临着越来越多的环境污染问题，尤其是抗生素的滥用导致的类抗生素环境问题引起了广泛关注。

类抗生素是一类具有抗微生物活性的化合物，能够在低浓度下抑制或杀死其他微生物，包括抗生素耐药菌。

这类化合物在环境中的存在对生态系统产生了重要影响。

本文综述了近年来关于类抗生素环境行为及其生态毒理的研究进展，在深入了解类抗生素的来源、分布、迁移转化过程以及其在环境中的生态效应的基础上，探讨了防范和治理类抗生素污染的策略和方法。

（此处可添加相关研究数据、图表等，以丰富内容并增强文章的可读性。

）二、类抗生素的来源与分布随着研究的不断深入，关于类抗生素的来源和分布的研究也日益受到关注。

相较于传统抗生素，类抗生素具有其独特的生物活性和抗耐药性等特点，使其在环境中的分布广泛且影响复杂。

在类抗生素的来源方面，研究者们发现它们主要来源于自然界中的微生物。

这些微生物通过转化有机物质，代谢产生具有抗生素活性的化合物。

细菌是最主要的类抗生素产生者，尤其是假单胞菌属（Pseudomonas）和大肠杆菌属（Escherichia）等菌株。

真菌和放线菌等也可能是类抗生素的产生源头。

如工业生产、农业施肥和使用抗生素等，也可能对类抗生素的合成和释放产生影响。

在类抗生素的分布方面，由于它们具有广泛的生物活性和抗耐药性，使得它们能够在不同的环境中广泛分布。

这类抗生素在水体、土壤、沉积物和生物体内的浓度通常较低，但一旦进入生物体内或水体中，它们就可能对生态环境产生不利影响。

值得注意的是，类抗生素的分布还可能受到多种环境因素的影响。

温度、pH值、营养盐水平以及微生物群落结构等都可能对类抗生素的分布产生显著影响。

类抗生素的来源和分布是一个复杂的过程，涉及多种微生物和人为因素，同时受到环境因素的影响。

深入了解类抗生素的来源和分布有助于更好地认识它们的生态毒理学特性和潜在的环境风险，为制定科学合理的污染防治策略提供理论依据。

四环素类抗生素研究现状及进展

四环素类抗生素研究现状及进展摘要：四环素类抗生素被广泛用于动物疾病的治疗，并长期以亚治疗剂量添加于动物饲料中用于动物疾病的预防和促进动物生长。

由于四环素类抗生素大量使用使其在环境中普遍存在，并导致了细菌耐药性。

研究表明某些四环素类抗生素在环境中具有一定的持久性，因此其在环境中行为引起了众多学者的关注。

论文回顾了四环素类抗生素在环境中残留、迁移转化等方面的研究进展，重点阐述近年来有关四环素类抗生素环境行为方面的研究新成果。

致病菌耐药性的增加和扩散已经成为全球疾病治疗所面临的一个巨大问题. 据报告，美国每年有超过两百万人受到抗性病原体感染，14000 人最终死亡（Pruden et al., 2006）. 而越来越多的证据显示，致病菌耐药性的扩散与环境抗性微生物和抗性基因紧密相关（Zhang et al., 2009c），因此尽快开展环境中微生物抗性的研究工作是十分必要的. 这些抗性基因广泛分布在各个环境介质中，如土壤、表层水环境、沉积物、畜禽养殖场的污水池、畜禽粪便、污水处理厂、地下水及饮用水中，并可通过基因横向转移（HGT）等机制在各环境介质中的微生物之间传播，而环境中拥有 HGT 这种内在机制的微生物成为一个巨大的抗性基因储存库. 更重要的是，这些媒介生物体一旦获得抗性基因，很可能以超过亲代菌株的效率来扩散这种抗生素抗性.随着集约化养殖的发展, 大量动物聚集在狭小的空间使得传染性疾病在动物群体中快速传播成为可能, 为了防止疾病的大规模暴发, 保证养殖企业的利润, 药用与饲用抗生素被大量应用于养殖生产实践。

美国农业部的一项调查表明, 约 9 3% 的猪在生长过程中从日常进食中摄入了抗生素。

四环素类抗生素由于其低廉的价格使得四环素类抗生素在世界各国特别是发展中国家大量使用。

在美国, 四环素类抗生素在整个抗生素市场占据了 15. 8 % 的市场份额, 我国是世界上四环。

出,水类、关注, , 其使1受欢迎2排泄物氧化塘中。

《2024年环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》范文

《环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》篇一一、引言近年来，随着医疗技术的快速发展和畜牧业的广泛规模化，四环素类抗生素的使用量显著增加。

然而，这类抗生素的大量使用与不恰当处置导致其广泛地存在于环境介质中，尤其是地表水、地下水以及土壤等。

这不仅影响了生态环境的质量，还对人类的健康构成威胁。

因此，环境中的四环素类抗生素污染问题成为了重要的研究议题。

本文旨在阐述四环素类抗生素在环境中的污染问题及其处理方法的技术研究进展。

二、四环素类抗生素的环境污染问题四环素类抗生素的广泛使用导致其在环境中的积累和持久性，严重影响了生态环境。

首先，这些抗生素在排放到水体后，通过地表径流、渗滤等途径进入地下水系统，进而对水生生态系统造成破坏。

其次，这些药物成分被植物吸收后进入食物链，对人体健康造成潜在风险。

因此，四环素类抗生素的环境污染问题亟需得到解决。

三、四环素类抗生素污染处理技术为了有效解决四环素类抗生素的污染问题，科研人员提出了多种处理技术。

1. 物理法：包括吸附法、膜分离法等。

吸附法利用活性炭、生物炭等材料对四环素类抗生素进行吸附去除。

膜分离法则是利用不同孔径的膜对四环素类抗生素进行截留和分离。

这些方法具有操作简便、成本较低等优点，但往往需要与其他技术结合以提高处理效果。

2. 化学法：包括氧化法、还原法等。

氧化法利用强氧化剂如高锰酸钾、臭氧等将四环素类抗生素分解为低毒或无毒的产物。

还原法则通过还原剂将四环素类抗生素的结构破坏或转化为其他形态。

这些方法具有较高的处理效率，但可能产生二次污染物。

3. 生物法：包括微生物降解、植物修复等。

微生物降解利用特定的微生物菌群将四环素类抗生素作为碳源进行降解。

植物修复则是利用植物及其根际微生物共同作用去除四环素类抗生素。

这些方法具有环保、成本低等优点，但处理速度较慢，受环境因素影响较大。

四、技术研究进展近年来，针对四环素类抗生素的污染处理技术取得了显著的进展。

一方面，新型材料如纳米材料、复合材料等被广泛应用于吸附法和膜分离法中，提高了处理效率和吸附容量。

土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展_吴楠

收稿日期：2010-03-29录用日期：2010-05-12基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（No.KZCX 2-YW -Q 02-05）；国家重点基础研究发展计划（No.2007CB 407304）；中国科学院知识创新工程重大项目（No.KZCX 1-YW -06-03）作者简介：吴楠（1984—），女，硕士研究生，E -mail:wunan 07@;*通讯作者（Corresponding author ），E -mail:minqiao@土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展吴楠，乔敏*中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京100085摘要：近年来，致病菌耐药性的增加和扩散已成为全世界关注的热点问题，而人类医疗和畜禽养殖业抗生素的滥用正不断加剧这一问题.众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库，在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用，具有潜在的生态与健康风险.在总结国内外最新研究基础上，对土壤环境中典型抗生素-四环素类抗生素的主要污染源以及其在土壤中的基本环境行为等进行了分析，并探讨了土壤中四环素类抗性基因的来源、迁移和扩散及分子检测手段等问题.我国作为抗生素的生产和消费大国，抗生素污染问题较其他国家更为严重，而国内相关研究才刚刚起步，迫切需要开展有关环境中抗生素和抗生素抗性基因污染的系统研究.关键词：四环素；四环素类抗性基因；土壤；耐药性文章编号：1673-5897（2010）5-618-10中图分类号：X 503文献标识码：ATetracycline Residues and Tetracycline Resistance Gene Pollution in Soil:A ReviewWU Nan ，QIAO Min *State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco -Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085Received 29March 2010accepted 12May 2010Abstract ：In recent years,the increasing prevalence of antibiotic -resistant pathogens has become a global hotspot which is exacerbated by the overuse of antibiotics in human medicine and livestock production systems.Soil plays an important role in the spread of antibiotic resistance.As a huge antibiotic -resistance gene pool,soil suffers from the potential risk of antibiotic resistance.This review summarized the pollution sources of one type of typical antibiotics -tetracyclines and their residue levels in soil environment.The potential sources,survival,fate and dissemination of tetracycline resistance genes in soil,as well as the molecular methods used to detect resistance genes have been discussed based on recent published literatures.In China,large quantities of various antibiotics are widely produced and used,however,little is known about the antibiotic resistance in environment.Consequently,it is urgent to carry out a systematic research on environmental pollution of antibiotics and antibiotic resistance.Keywords ：tetracyclines ；tetracycline resistance genes ；soil ；resistance to drug2010年第5卷第5期，618-627生态毒理学报Asian Journal of EcotoxicologyVol .5,2010No .5,618-627吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期近年来，由于抗生素在医疗和畜禽养殖业的大量使用所导致的环境污染问题日趋严重，已成为国内外研究的热点之一.进入环境中的抗生素除了会造成化学污染外，还可能会诱导环境中抗性微生物和抗性基因的产生，并加速抗生素抗性的传播和扩散.这些抗性微生物可能会通过直接或者间接接触（如食物链）等途径进入人体，增加人体的耐药性，从而给人类公共健康带来威胁.目前致病菌耐药性的增加和扩散已经成为全球疾病治疗所面临的一个巨大问题.据报告，美国每年有超过两百万人受到抗性病原体感染，14000人最终死亡（Pruden et al.,2006）.而越来越多的证据显示，致病菌耐药性的扩散与环境抗性微生物和抗性基因紧密相关（Zhang et al.,2009c），因此尽快开展环境中微生物抗性的研究工作是十分必要的.早在2004年，Rysz和Alvarez（2004）就将环境中抗生素抗性基因列为环境污染物，之后Pruden等（2006）也将抗生素抗性基因作为一种新型污染物提出.这些抗性基因广泛分布在各个环境介质中，如土壤、表层水环境、沉积物、畜禽养殖场的污水池、畜禽粪便、污水处理厂、地下水及饮用水中，并可通过基因横向转移（HGT）等机制在各环境介质中的微生物之间传播，而环境中拥有HGT这种内在机制的微生物成为一个巨大的抗性基因储存库（antibiotic resistance gene pool）.更重要的是，这些媒介生物体一旦获得抗性基因，特别是那些土著微生物因其能更好的适应本地环境而存活，很可能以超过亲代菌株的效率来扩散这种抗生素抗性（Chee-Sanford et al.,2009）.目前有许多针对各种土壤环境中抗生素抗性微生物和抗性基因的研究（Schmitt et al.,2006;Allen et al.,2009;Chee-Sanford et al.,2009），揭示了土壤环境作为一个巨大的潜在的抗性基因储存库（Schmitt et al., 2006），以及抗性基因扩展和演化的媒介，在抗性微生物和抗性基因的传播和扩散上起了重要的作用.四环素类抗生素（Tetracyclines,TCs）是目前使用最广泛、用量最大的抗生素种类之一，关于其在土壤中的迁移转化等环境行为及抗性的研究在国外已经有文献报道，而在我国这方面工作才刚刚起步，还有待于更加系统深入的研究.本文在总结国内外相关研究基础上，对土壤中四环素类抗生素的污染源、基本环境行为，以及土壤中四环素类抗性微生物和抗性基因的分布、迁移、扩散和分子检测手段等进行了分析和讨论.1四环素类抗生素的概况和消费状况四环素类抗生素是最为常见的一类抗生素，通过阻碍氨酰tRNA与核糖体结合位点的结合来抑制菌体蛋白合成，从而达到抑菌作用，具有较广的抗菌谱和良好的治疗效果，对革兰氏阳性、革兰氏阴性菌、支原体、立克次体和衣原体之类的微生物都具有活性（Chopra and Robertsm,2001）.自上世纪40年代，从链霉菌（Streptomyces aureofaciens）中提取发现了四环素家族的首个成员金霉素（Chlortetracycline,CTC），随后陆续发现的其他四环素类药物也被广泛应用于治疗人和动物的细菌性感染，常用的主要包括四环素（Tetracycline, TC）、土霉素（Oxytetracycline,OTC）、多西环素（Doxycycline,DXC）、美他环素（Methacycline, MTC）等（Jia et al.,2009）.四环素类抗生素除了广泛应用于医疗外，还作为兽药和促生长剂大量用于畜禽养殖业和水产养殖业（Chopra and Robertsm,2001）.据统计，欧共体每年抗生素的消耗量达5000吨，其中四环素类抗生素用量高达2300吨（Hirsch et al.,1999）；90年代中期在美国，每年仅用于养殖业的四环素类抗生素大约有3500吨（Chopra and Robertsm,2001）；在肯尼亚约有14.6吨抗生素用于畜禽生产，其中四环素类抗生素约占总用量的56%（Sarmah et al., 2006）；而在中国，四环素类抗生素已经成为在畜禽饲养业和临床中使用量最大的抗生素之一，以1999年为例，中国一年使用的四环素类抗生素约有9413吨（Hu et al.,2008）；而2003年，中国生产土霉素约10000吨，占当年世界土霉素生产总量的65%（Zhang et al.,2009b）.2四环素类抗生素在土壤环境中的行为2.1土壤中四环素类抗生素的来源四环素类抗生素进入土壤环境的途径有多种，其主要途径按照抗生素用途不同，大体可分为人用和兽用两种：第一，兽用抗生素被认为是土壤环境中抗生素污染的一个主要来源，其进入土壤的途径主要包括：将来自养殖场的含有未分解兽药或兽药中间代谢产物的粪尿直接施入土壤作为有机肥料；养殖场堆粪池、污水池的泄露；兽药生产过程中流失619生态毒理学报第5卷和废弃的药品及容器等（Chee-Sanford et al., 2009）；另外由于抗生素在水产养殖业也被广泛使用，未被水产养殖生物吸收的，以及随粪便排泄的抗生素可能聚积于底泥沉积物，而水产养殖业（如渔场）的底泥常被用作土壤调节剂，其中残留的抗生素也会进入土壤环境（Sarmah et al.,2006）.畜禽粪便施肥被认为是抗生素进入土壤的最主要途径（Mueller et al.,2003）.研究证明由于大部分抗生素难以被动物吸收利用，约25%~75%的抗生素未经代谢而以母体化合物形式随粪尿排出体外（Chee-Sanford et al.,2001），从而在施用粪肥的土壤中长期存在（Hamscher et al.,2005）.目前许多研究都在畜禽粪便中检测到了高含量的四环素类药物残留，一般在mg·kg-1级：Hamscher等（2002）在液体粪肥中检测到四环素含量为4.0mg·kg-1，金霉素为0.1mg·kg-1；张树清等（2005）对我国7省、市、自治区的典型规模化养殖场畜禽粪便的主要成分进行了分析，结果表明猪粪中土霉素平均含量为9.09mg·kg-1，四环素为5.22mg·kg-1，金霉素为3.57mg·kg-1；而在北京地区，万头养猪场猪粪样品的检测结果表明，这3种四环素均有不同程度的检出,其中土霉素浓度范围10.5~513.4mg·kg-1 DW（干重，dry weight），四环素浓度范围12.53~ 77.10mg·kg-1DW，金霉素浓度范围0.0~19.22mg·kg-1DW（沈颖等，2009）.我国是世界上畜禽养殖大国，每年添加到动物饲料中的抗生素超过8000吨（Ben et al.,2008），畜禽粪便的产生量也是相当可观：1998年~2001年全国畜禽粪便产生量分别为18.84亿吨、19.00亿吨、20.10亿吨、21.70亿吨，但在2003年却迅速增加到31.90亿吨，据估算到2010年，全国畜禽粪便的排放量将达45.00亿吨（鲍艳宇，2008）.由于畜禽粪便产生量很大，而80%以上的畜禽粪便没有经过综合处理，直接被施于农田，其生态与环境安全的风险很大，是构成我国抗生素面源污染的主要原因之一（李兆君等，2008）.第二，医用抗生素被认为是土壤中抗生素污染的另一个主要来源，其中医用抗生素主要包括经由病人粪便和尿液排出的抗生素，医院丢弃的过期抗生素及残留在药瓶和器械上的抗生素，医药企业在生产过程中流失的抗生素等（王冉等，2006）.大部分残留的抗生素最终进入医院污水、城市生活污水或医药工厂污水中，但由于现有的水处理技术对污水中的相当一部分抗生素没有明显去除效果，因此无论是否经过处理，只要实施排放，均可导致对地表水，地下水及农田土壤环境的污染（周启星等，2007）.另外来自于污水处理厂残留有抗生素的污泥作为肥料施入土壤，也是土壤中抗生素污染的一个来源（Golet et al.,2002）.据世界卫生组织调查显示，目前我国住院患者抗生素药物使用率高达80%，其中使用广谱抗生素和联合使用两种以上抗生素的占58%，远远高于30%的国际水平；而家庭自备抗生素的也已达80%，与世界其它国家比，我国已成为世界上滥用抗生素最为严重的国家之一（王兰，2006）.2.2四环素类抗生素在土壤中的迁移与降解目前对四环素类抗生素在土壤中环境行为的研究主要集中在几个方面：独立的土壤组分（如土壤粘粒矿物含量、有机质、氧化物等）以及影响因素（如pH、温度、离子强度等），对四环素类抗生素的吸附解吸过程影响的分析（鲍艳宇，2008）.研究表明在广泛的环境条件下，四环素类抗生素在土壤，粘粒，包括沉积物中都有很强的吸附性（Chee-Sanford et al.,2009），其吸附机理主要是离子交换作用，这主要与四环素类抗生素的性质有关（Figueroa et al.,2004）.由于四环素类抗生素较强的吸附性，其在环境中的移动性可能会与肥料和土壤胶体等在环境中的迁移相关（Chee-Sanford et al.,2009）.四环素类抗生素在土壤环境中的降解主要分为生物降解和非生物降解，在一些情况下降解产物还会转化回母体化合物（Sarmah et al.,2006）.一般来说，抗生素在环境中的降解与其化学特性（如水溶性、pH、挥发性和吸附性）、环境条件（如温度、土壤类型、pH等）和剂量有关（王冉等，2006）.四环素类抗生素的非生物降解（如光降解）主要取决于pH值、氧化还原状况和光照，其降解产物的形成主要通过差向异构化，脱水化，质子转移等方式（Halling-Sorensen et al.,2003）.据报道，四环素可在环境中残留超过20天，而土霉素和金霉素因被吸附到粘土矿物和土壤上，受到保护避免了生物降解，因此半衰期相对更长（Kulshrestha et al., 2004）；田间试验结果表明，土霉素能够以超过25μg·mL-1的浓度在土壤中保持生物活性至少40天（Gonsalves and Tucker,1977）；Halling-Sorensen620吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期等（2003）研究了土壤间隙水中土霉素的非生物降解，除了差向土霉素（EOTC）外，大部分降解产物的含量相对于母体化合物很少（低于2%），且降解过程中并非所有的土霉素降解产物都会产生，根据降解产物的不同，土霉素在土壤间隙水中的半衰期从2天（EOTC）到270天（beta-apo-OTC）不等.与其他抗生素相比，四环素类抗生素在土壤中持久性强，难于降解，因此也将更容易在土壤中累积，对生态系统和人体健康形成潜在威胁（鲍艳宇，2008）.2.3土壤中四环素类抗生素的检测由于土壤环境基质成分复杂，干扰物质多，而目标化合物的残留浓度通常很低，因此给土壤样品中四环素类抗生素的测定带来很大难度，在测定之前往往需要前处理过程.前处理主要包括提取和净化：从固体基质中提取目标分析物通常采用极性有机溶剂或其混合物或水溶液作为提取剂（如EDTA-McIlvaine提取液）进行超声提取或简单的混合/搅拌；提取液的净化常用固相萃取（SPE）、液-液萃取（LLE）、凝胶渗透色谱及半制备LC等，但大多数情况下采用SPE（李瑞萍等，2008）.在动物源性食品中四环素类抗生素残留的检测方法的基础上，研究者开发了基于环境样品的分析检测方法，绝大多数采用了高效液相色谱与紫外联用（HPLC-UV）、液相色谱与质谱联用（LC-MS）、高效液相色谱与串联质谱联用（HPLC-MS/MS）、及超高液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）等.这些技术的应用使得环境样品中四环素类抗生素的分析具有较高灵敏度及选择性，有的可达ng·L-1水平（Jia et al.,2009）.然而这些技术作为筛选及鉴定未知物的能力还较低，因此目前主要用于测定已知的目标化合物，且大多数工作集中于环境中母体化合物的测定，对其代谢物的测定较少（李瑞萍等，2008）.2.4四环素类抗生素在土壤中的残留国内外众多研究表明，土壤中四环素类抗生素残留浓度范围从μg·kg-1级到mg·kg-1级不等.早在1981年，Warman和Thomas（1981）就在施用过鸡粪的土壤中发现了金霉素.随后四环素类抗生素在不同土壤，肥料，污泥及沉积物中被相继检出：Hamscher等（2002）在长期施用猪粪尿的土壤中检测残留的抗生素，其中四环素在0~10cm土壤中平均浓度为86.2μg·kg-1，10~20cm为198.7μg·kg-1，20~30cm为171.7μg·kg-1，金霉素在这三层土壤中浓度为4.6~7.3μg·kg-1；在德国的另一项研究表明，在施用过液体肥料的表层土壤中（0~30cm），检测到土霉素，四环素，金霉素的最高浓度分别为27μg·kg-1，443μg·kg-1，93μg·kg-1，在14个取样点中至少有3个样点四环素类含量超过欧盟医药产品排放基准值（100μg·kg-1）（Sarmah et al.,2006）；Aga等（2005）在连续5个月每天喂给牛75mg土霉素后，将牛粪便作为氮肥施入土壤，结果表明粪便施入土壤22天后0~5cm土壤中四环素类抗生素及其代谢产物总浓度为281.34mg·kg-1，70天后总浓度为67.25mg·kg-1，144天后为3.60mg·kg-1；而在水产养殖场的沉积物中土霉素含量竟高达285mg·kg-1（周启星等，2007）.3土壤环境中四环素类抗性基因的污染3.1四环素类抗性基因种类及其耐药机制到目前为止，至少有40多种四环素类抗性基因被发现和命名，包括近40种四环素类抗性基因tet和3种土霉素抗性基因otr（Brown et al.,2008; Roberts,2005;Thompson et al.,2007），标准是如果两个抗药基因编码的氨基酸序列相似性超过80%则被认为是同一种基因（Chopra and Robertsm, 2001）.大约60%的四环素类抗性基因编码泵外排蛋白（efflux pump proteins），可将四环素排出细胞外，从而降低细胞内药物浓度起到保护作用，如tetA、B、C、D、E、G、H、J、K、L、V、Y、Z、A/P等；少数编码核糖体保护蛋白（Ribosomal protection proteins,RPPs），保护蛋白与核糖体结合引起核糖体构型改变，使四环素不能与其结合，如tetM、O、Q、S、T、W、B/P等；另外一些基因编码修饰或钝化四环素类分子的酶（Enzymatic inactivation of tetracyclines），如tetX等；还有个别基因目前尚不清楚其耐药机制，如tetU（Chopra and Robertsm, 2001;Roberts,2005）.3.2土壤中四环素类抗性基因的来源土壤中抗生素抗性基因的来源主要有两种：（1）土壤中固有的抗生素抗性微生物所携带的抗性基因.研究表明，土壤中一些土著微生物本身就能够产生低浓度的抗生素，而其目的是为了帮助621生态毒理学报第5卷微生物更好的适应环境，在环境中生存，比如产生的抗生素可以抑制竞争者的生长等（Martinez, 2008）.然而人为活动的干扰会加速固有抗性微生物和抗性基因的扩散.如四环素类抗生素随畜禽粪便，污水，污泥等进入土壤中，并在土壤中残留，对土壤微生物的耐药性产生选择压力，携带有四环素类抗性基因的具有抗性的微生物存活下来并逐渐成为优势微生物，并不断地将抗性基因传播给其他微生物.研究发现抗生素使用频繁或是受人为活动干扰多的环境中，抗生素抗性基因的浓度要明显高于那些抗生素使用少或是受人类活动干扰少的环境中抗性基因的浓度（Pei et al., 2006）；而且一些研究还发现，环境中抗性基因的水平与抗生素的含量之间往往存在良好的相关性（Peak et al.,2007;Smith et al.,2004）；最近的一项研究发现，自1940年四环素类抗生素被广泛使用以来，土壤中的四环素类抗性基因水平显著增加，2008年土壤中部分基因的含量甚至是70年代土壤中的基因含量的15倍（Knapp et al.,2010）.（2）由外源进入土壤中的抗性微生物所携带的抗性基因.由于畜禽粪便，污水，污泥等通常都残留有较高浓度的抗生素，可能会诱导自身介质中抗性微生物的产生，因此当四环素类抗生素随着这些媒介进入土壤时，这些媒介中所包含的四环素类抗性微生物也一并被带入土壤中，这些抗性微生物可能通过基因横向转移等机制，将携带的抗性基因传播到土著微生物内.例如，四环素在养殖业常被作为促生长剂，长期以亚治疗剂量添加入饲料投喂给动物，由于大部分抗生素都不能被动物吸收，留在体内的四环素会诱导动物胃肠道内抗性微生物的产生，这些抗性微生物会随粪便一起排出体外，并通过施肥等途径最终进入土壤（Chee-Sanford et al.,2009）.如Schmitt等（2006）检测了猪粪中，以及施用猪粪前后的土壤中的四环素类抗性基因，通过对比发现有一部分抗性基因是施肥前的土壤中所没有的，而是猪粪中特有的，因此可以推断这部分抗性基因是由猪粪带入土壤中的；其他一些研究也从动物粪便中分离出四环素类抗性菌株（如粪肠球菌、大肠杆菌等），并检测到四环素类抗性基因（Kobashi et al.,2007; Rizzotti et al.,2009），另外在其他媒介，如污水中（Chee-Sanford et al.,2001;Koike et al.,2007; Peak et al.,2007），污泥中（Zhang et al.,2009a）也都有四环素类抗性菌株和抗性基因的存在.3.3环境中四环素类抗性基因的检测环境中特定的四环素类抗性基因和其宿主细菌的检测，对于进一步评估抗性基因在环境中残留和扩散的模式以及最终对人类公共健康所带来的影响具有非常重要的意义.近年来发展迅速的分子生物学技术因其快速，灵敏，特异性高而被广泛应用于抗生素抗性基因的检测，由于这种技术不需要依赖于微生物的筛选培养过程，因此不只局限于可培养微生物抗性的研究，还能直接对环境微生物中的主体—不可培养微生物的抗性进行检测.目前许多研究主要利用DNA杂交，普通及多重PCR，实时荧光定量PCR，以及DNA芯片等方法对各种环境样品（土壤，水体，沉积物，动物粪便，活性污泥等）进行四环素类抗性基因及抗性微生物的检测.3.3.1DNA杂交DNA杂交技术用于检测特定抗生素抗性基因已有近30年的历史，并且在探针设计和合成方面还在不断改进完善中，一些研究现在仍利用核酸杂交技术（Southern blot）区分同一家族不同种类的四环素类抗性基因，来进行系统命名或识别特定环境中存在的四环素类及其他抗生素抗性基因（Zhang et al.,2009c）.如Agerso和Sandvang （2005）利用该技术证实四环素类抗性基因和class 1整合子可从土壤分离菌株中共转移到大肠杆菌和/或Pseudomonas putida中.另外作为一种重要的非放射性标记方法，荧光原位杂交（FISH）技术也已经成功用于医学上检测抗生素抗性微生物，但关于其用于环境样品中抗性微生物的检测却鲜有报道（Zhang et al.,2009c）.3.3.2PCR方法PCR方法目前被广泛应用于纯菌株和环境样品中各种抗生素抗性基因的检测，如检测肥料中和施肥后土壤中的四环素类抗性基因（Schmitt et al.,2006）.但由于P CR检测中可能会有假阳性结果的出现，因此常常还需配合DNA测序的方法来识别特定的抗性基因.为节省更多时间和精力，有些研究采用多重PCR（multiplex PCR）方法，即应用多对引物在同一个PCR反应体系内，扩增多个不622吴楠等：土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展第5期同的抗性基因片段.但这种方法也存在一些缺点，如可能出现假阴性结果，引物间配对造成对反应的干扰，导致特异性差等，尽管如此，多重PCR仍被认为是一种快速简捷的检测各种抗性基因的方法（Zhang et al.,2009c）.Ng等（2001）就利用多重PCR的方法，分4组检测了共14种四环素类抗性基因.3.3.3实时荧光定量PCR近年来越来越多的研究采用实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR）技术作为研究手段，从数量上更为直观的探讨环境中抗性基因的变化，而且由于这种方法不依赖于微生物培养，因此也能检测不可培养微生物所携带的抗性基因，使最终得到的量化结果更为全面和可信（Smith et al.,2004）.目前使用最多的是基于SYBR Green 荧光染料的定量PCR方法，已被用于多种环境介质中的四环素类抗性基因的定量，如畜禽养粪便（Yu et al.,2005）、猪场周围的土壤（吴楠等，2009）、地下水（Mackie et al.,2006）、底泥沉积物（Pei et al.,2006）、污水处理厂等（Auerbach et al., 2007;Zhang et al.,2009a）；另外一种基于Taqman 荧光探针的定量PCR方法也是常用方法，如用于畜禽养殖场污水池中四环素类抗性基因的定量（Peak et al.,2007;Smith et al.,2004）.3.3.4DNA芯片作为新一代基因诊断技术，DNA芯片（DNA Microarray）的突出特点在于快速、高效、自动化等，在一块芯片上就可同时快速检测出大量基因的存在与否，目前被广泛应用于医学上检测人类致病菌中的抗生素抗性基因（Zhang et al.,2009c）.但DNA芯片技术用于检测环境样品中的抗性基因的报道较少，这主要是由于环境样品基质复杂，一些污染物的存在可能会干扰目标基因的检测，因此样品在检测前还需要复杂的前处理过程（Call, 2005）；另外由于该技术的检测限较低，因此在检测环境样品中抗性基因时，往往还要配合PCR检测方法（Zhang et al.,2009c）.Patterson等（2007）利用DNA芯片技术，从来自欧洲不同国家的土壤和动物粪便样品提取的DNA中检测出23种四环素类抗性基因和10种红霉素抗性基因.3.4四环素类抗性基因在土壤中的传播抗生素抗性基因在微生物之间的传播主要是通过一种叫做基因水平转移（Horizontal gene transfer，HGT）的机制，又称基因横向转移（Lateral gene transfer），是指在不同生物个体之间或单个细胞内部细胞器之间所进行的遗传物质的交流.抗性基因可以整合到一些可移动基因元件（mobile genetic elements）上，如质粒（plasmids）、整合子（integrons）、转座子（transposons）、插入序列（insertion sequences）等，进而能够在共生微生物之间，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间，甚至致病菌和非致病菌之间相互传播（Gogarten and Townsend,2005;Pruden et al.,2006）.基因水平转移机制主要包括（Chee-Sanford et al.,2009）：（1）接合：通过质粒、整合子或转座子等介导的基因片段转移，需要受体细胞和供体细胞的接触.许多研究证实了位于这些可移动基因元件上的抗性基因可以在土壤环境中同属及不同属的微生物之间传播，也可以由来自其他环境的外源微生物进入土壤中的土著微生物内.（2）转导：是DNA经包装进入噬菌体分子内，再通过噬菌体的吸附和注射过程进入其它宿主细胞.由于噬菌体在环境中分布广，数量多（据报道存在于农田根际土壤的噬菌体密度约为1.1×109g-1干土），因此转导可能是土壤系统中重要的基因转移机制.（3）转化：是指细菌细胞从环境中吸收裸露的DNA并通过同源重组等方式将其整合到自身基因组的过程.关于裸露的DNA在环境中的稳定性的研究尽管较少，但已有研究表明裸露的DNA可以吸附到土壤颗粒上，保护其避免受到脱氧核糖核酸酶的降解，在土壤中持留时间从数月到2年不等.这也意味着即便携带抗生素抗性基因的微生物已经死亡，其携带抗性基因的DNA还可释放到环境中并可能在环境中长期存在，并在适当的条件下转移到其他微生物体内（Pruden et al.,2006）.由于基因横向转移机制的存在，使得环境中的抗生素抗性往往难以去除，这一现象也被通俗的称为“来的容易，去的难”（easy-to-get，hard-to-lose）（Salyers et al.,1997）.因此许多研究在很少或者没有抗生素残留的地区也检测到抗性基因（Allen et al.,2009;Rahman et al.,2008），造成这一现象的原因除了可能是环境中固有的抗性微生物携带的抗性基因之外，还可能是历史污染遗留的问题623。

《2024年四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理研究》范文

《四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理研究》篇一一、引言随着抗生素的广泛应用，四环素类抗生素（Tetracyclines, TC）的排放已经成为环境中的主要污染物之一。

这些抗生素对环境微生物、水生生物及人类健康均构成潜在威胁。

因此，了解四环素类抗生素在环境中的行为及归宿，特别是其在活性污泥上的吸附规律及机理，对于环境保护和污水处理具有重要意义。

本文将重点研究四环素类抗生素在活性污泥上的吸附过程及其相关机理。

二、研究背景与意义四环素类抗生素因其广谱抗菌性被广泛应用于人类和动物疾病的治疗及预防。

然而，由于使用量的增加和排放控制的不足，这些抗生素大量进入水生环境，对生态环境和人类健康构成潜在风险。

活性污泥是污水处理过程中的重要组成部分，其对于四环素类抗生素的吸附、转化和去除起着关键作用。

因此，研究四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理，有助于深入了解其在环境中的行为，为优化污水处理工艺提供理论依据。

三、研究方法本研究采用实验室模拟的方法，以四环素（Tetracycline, TC）为例，探究其在活性污泥上的吸附过程。

通过制备不同来源的活性污泥，设定不同的环境条件（如温度、pH值、离子强度等），分析四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律。

同时，运用多种分析手段（如光谱分析、电镜扫描、化学滴定等）探究吸附机理。

四、实验结果与讨论1. 吸附等温线与吸附动力学通过实验数据绘制四环素在活性污泥上的吸附等温线及吸附动力学曲线，结果表明四环素的吸附量随浓度增加而增加，且在较低浓度下吸附速率较快。

这说明活性污泥对四环素的吸附具有一定的亲和性和容量。

2. 影响因素分析温度、pH值和离子强度等因素对四环素的吸附有明显影响。

在较高温度下，四环素的吸附量增加；在pH值为中性时，四环素的吸附效果最好；而高离子强度则会对四环素的吸附产生一定程度的抑制作用。

3. 吸附机理探究通过光谱分析和电镜扫描等手段，发现四环素与活性污泥中的某些成分（如蛋白质、多糖等）发生相互作用，形成稳定的复合物。

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展随着农业的发展和人类对养殖业的需求增加，四环素类抗生素被广泛应用于畜牧业中，以控制和预防动物疾病。

然而，由于畜牧业废弃物的直接排放和土壤、水体的污染，四环素类抗生素进入环境系统，对生态环境和人类健康造成了潜在的威胁。

因此，研究和发展高效的四环素类抗生素污染处理技术已经成为迫切的需求。

目前，针对环境中四环素类抗生素污染的处理技术已经取得了一些进展。

早期的处理方法主要包括生物修复、物化处理和酶降解等。

生物修复方法是利用微生物降解四环素类抗生素，其中细菌、真菌和藻类等微生物被广泛研究。

物化处理方法则是通过吸附、氧化还原和高级氧化等物理化学反应来去除四环素类抗生素。

而酶降解方法是利用酶的催化性质降解四环素类抗生素。

尽管这些方法在一定程度上可以去除环境中的四环素类抗生素，但仍然存在一些问题，如效率低、成本高和废物处理等方面的不足。

近年来，新型的四环素类抗生素污染处理技术逐渐兴起。

其中，高效可控的光催化降解成为研究的热点之一。

光催化降解是利用光催化材料通过吸收可见光或紫外光的能量来激发电子转移反应，从而降解有机物。

许多光催化材料，如二氧化钛、二氧化硫等，已经被广泛研究用于四环素类抗生素的降解。

同时，一些改性的光催化材料也不断涌现，如负载二氧化钛纳米颗粒、改性二氧化硫等。

这些新型光催化材料具有更高的光催化活性和更好的稳定性，能够更有效地去除环境中的四环素类抗生素。

另外，基于协同降解技术的研究也取得了一些进展。

协同降解技术将不同的污染物处理方法结合在一起，以提高处理效果。

例如，将物化处理和生物修复相结合，通过吸附和氧化还原反应去除四环素类抗生素的同时利用微生物降解其降解产物。

这种协同降解技术可以实现高效去除四环素类抗生素，并减少废物产生。

此外，一些基于纳米技术的新型协同降解方法也值得期待，如纳米吸附材料与纳米催化剂的联合应用。

虽然研究和应用新型的四环素类抗生素污染处理技术在不断进行，但仍然存在一些挑战。

四环素类抗生素的环境行为研究进展

Science &Technology Vision 科技视界0引言中国在不断发展畜禽养殖业的同时,对于兽药抗生素的需求量也越来越高。

而四环素类药物的生产和使用量居各类兽药之首。

2003年,中国对土霉素的产量达到了10000t,占当时世界总产量的65%。

在生产和使用的同时,中国也是四环素类药物的销售大国。

2008年四环素类药物的出口量达到1.34万t [1]。

四环素类抗生素(Tetracyclines)是由放线菌产生的一类广谱抗生素,包括四环素(Tetracycline),金霉素(Chlortetracycline),土霉素(Oxytetracycline)及半合成衍生物美他环素,强力霉素,米诺霉素等。

其广泛应用于畜禽养殖中,具有防治禽畜疾病及促进生长等作用。

但被动物食用后,不能被肌体完全吸收,绝大部分以原药或代谢产物随着粪便和尿液排出体外[2]。

在土壤、水等环境介质甚至动物食品中均检测到残留,其残留及环境行为受到人们关注。

1四环素类抗生素在环境中的吸附抗生素在环境中的吸附是常见的环境行为之一,其体现了抗生素与环境介质间的相互作用,亦对抗生素在环境中的迁移,降解等其他环境行为产生影响。

通过对抗生素在土壤中的吸附行为研究,得知其在土壤表面的吸附存在多种方式。

如物理吸附、化学吸附、氢键结合、配位键结合等。

吸附能力的强弱与土壤特性,及抗生素本身化学结构、理化性质有关[3]。

长时间以来,由于向土壤中施加粪肥等因素,四环素类抗生素也随之进入土壤,其去向与土壤对其的吸附强度存在密切关系。

近年来,单一的土壤性质对四环素类抗生素的吸附解吸行为研究较多,Jones 等[4]从土壤对土霉素的吸附研究中发现,土壤的有机碳含量,颗粒组成,阳离子交换量等因素都可对吸附量产生影响。

也有研究发现,四环素极易在粘性土壤中吸附,且迁移性几乎没有。

粘性土壤对金霉素的吸附量高于砂壤土。

对于四环素类抗生素在不同土壤中的吸附,Sassman 等[5]在研究时也得到了相似结论,四环素类抗生素在土壤中的吸附量多受土壤pH、有机碳含量,机械组成等因素影响,且其易被土壤吸附。

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展

环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展摘要：四环素类抗生素广泛应用于畜牧业和人类医疗，由此引起的环境污染问题愈发严重。

本文总结了近年来对环境中四环素类抗生素污染治理技术的研究进展，包括物理化学法、生物法和高级氧化技术。

分析了各种技术的优点和不足，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：四环素类抗生素；污染治理技术；物理化学法；生物法；高级氧化技术1. 引言四环素类抗生素因其广谱抗菌活性而被广泛应用于畜牧业和人类医疗，改善了生物健康水平。

然而，这种广泛应用也引发了在环境中大量的四环素类抗生素残留问题。

四环素类抗生素通过动物排泄物和医疗废水进入环境，造成了地下水、土壤和表面水体等环境介质的污染。

长期以来，四环素类抗生素的环境污染一直备受关注，因为它们对环境和人类健康可能造成的潜在风险。

因此，寻找高效且经济可行的四环素类抗生素污染治理技术成为重要的研究方向。

2. 物理化学法2.1 活性炭吸附活性炭是一种常见的吸附材料，具有高度孔隙结构和大比表面积，能够有效吸附四环素类抗生素。

活性炭吸附技术简单易行，对环境无二次污染。

然而，活性炭吸附容易受到水质条件和控制参数的影响，同时吸附饱和后的活性炭处理也成为一个难题。

2.2 氧化还原技术氧化还原技术包括光催化氧化、电化学氧化和催化氧化等方法。

这些方法可以将四环素类抗生素降解为较为简单的物质，从而消除其毒性。

然而，氧化还原技术在处理大规模污染问题时受到设备体积大、能源消耗高、操作费用高等问题的限制。

3. 生物法3.1 微生物降解微生物降解是一种天然、环境友好的处理技术，可以将四环素类抗生素分解为无害物质。

目前，已经分离出一些具有降解四环素类抗生素能力的菌株，但微生物降解技术在大规模应用中还面临微生物培养、营养条件和降解产物处理等方面的挑战。

3.2 植物吸收植物吸收是一种生物吸附技术，通过植物根系吸收和转运四环素类抗生素，在一定程度上减少环境中的污染物。

四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展

Vol.11,No.2Mar.,2021环㊀境㊀工㊀程㊀技㊀术㊀学㊀报Journal of Environmental Engineering Technology 第11卷,第2期2021年3月敖蒙蒙,魏健,陈忠林,等.四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展[J].环境工程技术学报,2021,11(2):314-324.AO M M,WEI J,CHEN Z L,et al.Research progress on environmental behaviors and ecotoxicity of tetracycline antibiotics[J].Journal of EnvironmentalEngineering Technology,2021,11(2):314-324.收稿日期:2020-04-24基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2019YSKY-009,2020-JY-003)作者简介:敖蒙蒙(1996 ),女,硕士研究生,研究方向为持久性有机污染物控制技术,aomm9612@∗责任作者:1.陈忠林(1969 ),男,高级实验师,主要从事植物污染生理生态㊁功能材料的生态安全评价研究,836764633@2.宋永会(1967 ),男,研究员,博士,主要从事水污染控制技术研究,songyh@四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展敖蒙蒙1,2,魏健1,陈忠林2∗,刘利2,宋永会1∗1.中国环境科学研究院水生态环境研究所2.辽宁大学环境学院摘要㊀四环素类抗生素(TCs)是目前世界上应用最广泛的抗生素种类之一,由于该类化合物不易被生物体吸收,难以在环境中降解,且在常规的污水处理系统中难以彻底去除,对生态系统和人类健康造成严重威胁㊂梳理分析了环境中TCs 的来源及污染现状,详细阐述了其在环境中的迁移转化和降解,并对其引起的生态毒性效应进行了总结,指出了该类污染物的生态风险;对未来的研究进行了展望,提出TCs 的环境行为应从环境多介质层面进行分析,同时加强对TCs 生态毒性机理及其与其他环境污染物的联合毒性效应的研究㊂关键词㊀四环素;抗生素;环境行为;生态毒性;进展中图分类号:X703㊀㊀文章编号:1674-991X (2021)02-0314-11㊀㊀doi :10.12153∕j.issn.1674-991X.20200096Research progress on environmental behaviors andecotoxicity of tetracycline antibioticsAO Mengmeng 1 2 WEI Jian 1 CHEN Zhonglin 2∗ LIU Li 2 SONG Yonghui 1∗1.Institute of Water Ecology and Environment Chinese Research Academy of Environmental Sciences2.College of Environmental Sciences Liaoning UniversityAbstract ㊀Tetracycline antibiotics TCs are among the most widely used antibiotics in the world.They are hardlyabsorbable by organisms and resistant to biodegradation in the environment thus being difficult to remove in conventional wastewater treatment systems and posing serious threats to ecosystems and human health.The sources and pollution occurrence of TCs in the environment were reviewed their transfer transformation and degradation were described and their ecological and bio-toxic effects were summarized.Finally the ecological risks of these pollutants and the prospects of future research were proposed.It was suggested that the environmental behaviors of TCs should be assessed at the multi-media environmental levels.More studies should be conducted on their ecotoxic mechanisms and their joint toxic effects with other environmental pollutants.Key words ㊀tetracycline antibiotics environmental behaviors ecotoxicity progress四环素类抗生素(tetracycline antibiotics,TCs)是一类广谱抗菌药物,在临床上被广泛用于多种细菌及立克次体㊁支原体㊁衣原体等所致感染性疾病的治疗,其还是一类常用的饲料添加剂,可作为生长促进剂促进机体生长[1]㊂TCs 包括天然四环素和半合成四环素两大类,天然四环素主要有金霉素(chlotetracycline,CTC ),土霉素(oxytetracycline,OTC),四环素(tetracycline,TET ),去甲金霉素(demeclocycline,DMCT)等;半合成四环素主要有强力霉素(doxycycline,DOC ),甲烯土霉素(methacycline),二甲胺四环素(minocycline)等㊂其中使用最多的是土霉素㊁四环素和金霉素[2]㊂TCs由4个六元环构成,包含二甲胺基 N(CH 3)2 ㊁酰胺基( CONH 2)和酚羟基3个官能团,此外还有第2期敖蒙蒙等:四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展包含酮基和烯醇基的共轭双键系统[3](图1)㊂TCs 属于两性化合物,能与多种酸㊁碱形成盐,其中盐酸盐性质最为稳定,广泛应用于实际中[4-5]㊂图1㊀TCs 的分子结构Fig.1㊀Molecular structure of TCsTCs 在临床疾病治疗和畜牧业生产方面发挥着巨大的作用,但该类药物的大量使用并进入环境,导致水体㊁土壤等环境介质中污染物残留浓度升高,诱导大量耐药性致病菌出现,给生态环境安全带来严重威胁㊂笔者梳理分析了环境中TCs 的来源及污染现状,阐述了其在环境中的迁移转化和降解,并对其生态毒性效应进行了总结,指出了该类污染物的生态风险,并对未来的研究方向进行了展望,以期为TCs 污染环境风险防控提供参考㊂1㊀TCs 的来源与污染现状根据文献计量学统计对中国知网(CNKI)数据库关键词四环素㊁污染进行检索,得到2009 2019年TCs 文献数量变化,如图2所示㊂由图2可知,近10年TCs 在环境污染中的相关文献共有140篇,其中涉及水环境污染文献有56篇(占比40%),土壤污染文献有55篇(占比39%),禽畜粪便污染文献有13篇(占比9%),沉积物污染文献有5篇(占比4%),区域污染文献有11篇(占比8%),水环境和土壤污染文献数量较多;检出频率较高的4种TCs 为TET㊁OTC㊁CTC 和DOC;涉及抗性基因的文献有36篇,占总文献数量的26%,说明抗生素抗性基因引发的问题引起了广大学者的关注,是当前的研究热点㊂1.1㊀来源TCs 在环境中的迁移途径如图3所示㊂由图3可知,临床医疗和畜禽养殖是环境中抗生素污染的主要来源㊂TCs 通过人体代谢由医院污水处理系统排出,通过市政管网进入城镇污水处理系统,残留TCs 及中间降解产物最终进入环境中㊂在畜禽养殖行业,TCs 主要作为饲料添加剂和预防动物疾病药物被大量使用,TCs 在动物体内难以被完全吸收,一半以上以动物排泄物的形式排出,包括代谢产物在内的污染物最终进入到水体㊁土壤等环境中[6]㊂环境中残留的TCs 不但给生态系统带来不良影响,还会图2㊀2009—2019年TCs 文献数量变化Fig.2㊀Change of TCs literature quantity from 2009to 2019导致多种耐药性细菌的产生,从而引发生态毒性效应,其在环境中的迁移转化和毒性效应引起广泛关注㊂图3㊀环境中TCs 的来源和环境迁移途径Fig.3㊀Sources and migrating pathways ofTCs in the environment1.2㊀污染现状1.2.1㊀水体TCs 污染水环境中TCs 以OTC㊁CTC 和TET 污染较为普遍,不同地区水环境(地表水㊁养殖废水㊁污水处理厂)中TCs 污染物的种类及污染水平如表1所示㊂由表1可知,TCs 在不同水体中残留量与污水的来源和特性有关,一般而言养殖废水和污水处理厂的TCs 浓度较高(μg∕L 级)㊂如在日本的养殖废水中检测到CTC 浓度为0.002~68μg∕L [18],发达地区养殖场周围水体中TCs 的污染水平相对较高,废水中残留浓度较大[30]㊂中国北方污水处理厂中检测到TET 的浓度为0~1.11μg∕L [28]㊂污水处理厂中TCs 残留与所在地的气候环境㊁居住人口密度㊁污水量和人类对此类抗生素的使用量等均有关系,通常污水处理厂对抗生素去除率为60%~90%㊂尽管城市污水大部分进入污水处理系统,仍会存在TCs 对地表水㊁饮用水源和地下水造成污染的情况,如德国㊁韩国部分地区地表水中检测到TCs 浓度最高达㊃513㊃环境工程技术学报第11卷㊀㊀㊀㊀㊀表1㊀不同地区水体中TCs污染水平Table1㊀Concentrations of TCs in waters of different regions样品类型采样地点TCs种类浓度地表水德国西北部[6]美国139条河流[7]韩国江原道[8]荷兰鹿特丹[9]中国南京[10]中国上海[11]中国江苏[12-13]中国安徽[14]中国合肥[15]中国深圳[16-17]TET∕(μg∕L)CTC∕(μg∕L)OTC∕(μg∕L)CTC∕(ng∕L)TCs∕(μg∕L)TET∕(μg∕L)TCs∕(ng∕L)OTC∕(ng∕L)CTC∕(ng∕L)TET∕(ng∕L)TCs∕(ng∕L)TET∕(ng∕L)DOC∕(ng∕L)TET∕(ng∕L)OTC∕(ng∕L)CTC∕(ng∕L)DOC∕(ng∕L)TET∕(ng∕L)OTC∕(ng∕L)CTC∕(ng∕L)TET∕(ng∕L)44393270~42038.60~254.820.56507.0300140304.7215.41.47~30.4421.7130.074.32~11.4242.39.84.94.4丰水期0.12~10.96枯水期0.63~18.27养殖废水日本[18]OTC∕(μg∕L)0.002~68中国天津[19]OTC∕(μg∕L)10中国上海[20]TET+OTC+DOC∕(μg∕L)30.05~100.75中国北京[21]TCs∕(μg∕L)100中国江苏[22]TCs检出率达60.4%中国浙江[23]TCs∕(μg∕L)13.65中国广州[24]TET∕(μg∕L) 5.16污水处理厂加拿大温哥华[25]德国柏林[26]美国密歇根[27]中国北方[28-29]中国江苏[30]TCs∕(ng∕L)150~970TET∕(ng∕L)20TCs∕(ng∕L)652.6TET∕(μg∕L)0~1.11OTC∕(μg∕L) 2.18CTC∕(μg∕L)0.15DOC∕(μg∕L)0.19OTC∕(ng∕L)130563和254.82μg∕L[6,8],我国多数城市地表水中检测到的浓度在ng∕L级㊂1.2.2㊀土壤∕沉积物中TCs污染土壤∕沉积物中TCs以OTC㊁TET和CTC为主,浓度在ng∕kg~mg∕kg数量级[31]㊂不同地区土壤∕沉积物中TCs种类及污染水平如表2所示㊂表2㊀不同地区土壤∕沉积物中TCs的污染水平Table2㊀Concentrations of TCsin soils and sediments of different regions样品类型采样地点TCs种类浓度土壤德国西北部[32-34]韩国江原道[35]中国珠三角地区[36]中国江西[37]中国广州[38]TCs∕(μg∕kg)450~900TCs∕(μg∕kg)27.60~177.64TCs∕(μg∕kg)0~242.6TCs∕(μg∕kg)0~59.77OTC∕(μg∕kg)38.39CTC∕(μg∕kg)8.92TET∕(μg∕kg) 5.64畜禽粪便奥地利[33]意大利北部[33]中国安徽[39]中国江苏[40-41]CTC∕(mg∕kg)46OTC∕(mg∕kg)29TET∕(mg∕kg)23OTC∕(μg∕kg)246.3CTC∕(mg∕kg)11.2TET∕(mg∕kg)0.6CTC∕(mg∕kg) 1.9TCs∕(mg∕kg)71.17~105.76沉积物韩国江原道[8]TCs∕(μg∕kg) 1.91~75.70中国海河㊁迁河㊁黄河[4243]TCs∕(ng∕kg)652中国贵阳[44]OTC∕(μg∕kg)99.2中国江苏[41]TCs∕(μg∕kg) 1.35~25.43由表2可知,由于抗生素用量㊁畜禽粪肥施用量㊁环境条件等差异,导致不同地区土壤∕沉积物中TCs污染水平存在差异㊂畜禽粪便中TCs的浓度最高,均在mg∕kg级,检出最多的为CTC㊂由于畜禽粪便普遍存在,且往往不经无害化处理便作为有机肥直接还田,且TCs与土壤亲和力强㊁不易迁移,导致土壤中残留浓度较高㊂河流沉积物中的抗生素由于长期蓄积而导致残留浓度偏高,如贵阳市某河流沉积物中OTC浓度高达99.2μg∕kg[43]㊂2㊀TCs的环境行为抗生素通过各种途径进入到环境后,在土壤㊁水㊁沉积物和植物等不同环境介质中发生吸附㊁降解和转化等物理化学过程,深入了解这类污染物的环境行为,对开展抗生素污染防治和风险防控具有重㊃613㊃第2期敖蒙蒙等:四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展要意义㊂2.1㊀TCs的吸附和迁移吸附是抗生素在环境中的常见环境行为之一,吸附过程对抗生素在环境中的迁移和转化有重要影响,吸附能力强弱取决于抗生素种类和土壤特性㊂有研究表明[45],抗生素较强的吸附性导致其在底泥中的浓度远高于水体㊂抗生素在土壤中的迁移主要取决于其自身的光稳定性㊁键合㊁吸附特性等,一般情况弱酸㊁弱碱性和亲脂性类抗生素与土壤有良好的亲和力,在土壤中不易迁移㊂抗生素进入水环境后被水中的颗粒物和沉积物吸附,吸附方式主要包括物理吸附㊁化学吸附㊁氢键结合㊁配位键结合等[46]㊂吸附行为主要发生在土壤中,吸附方式包括物理吸附和化学吸附,污染物的化学结构和理化性质均会影响其吸附能力㊂有研究表明[47],不同环境条件下,TCs可被土壤强烈吸附,在酸性黏土中吸附作用更强㊂土壤对抗生素的吸附能力主要与土壤黏粒㊁有机质和氧化铁含量呈正相关,与其他土壤性质的相关性较小[48]㊂抗生素吸附作用强弱为四环素类>大环内酯类>氟喹诺酮类>磺胺类>氨基糖苷类>青霉素类[49-50]㊂武庭瑄等[51]采用吸附试验考察了TET在黄土中的吸附行为,结果表明:黄土对TET有较强的吸附能力,添加可溶性腐殖酸会导致吸附量降低;在pH 为4.0~9.0时,黄土对TET的吸附能力随着pH 的增大而减小㊂2.2㊀TCs的降解TCs的降解分为非生物降解和生物降解,非生物降解包括光降解㊁水解和氧化降解,生物降解包括微生物降解和植物吸附㊂2.2.1㊀光降解光降解是分子吸收光能后从基态跃迁变成激发态从而引发的各种反应,分为直接光解和间接光解[5254]㊂抗生素分子直接吸收光子发生跃迁,产生化学变化称为直接光解;间接光解则是借助环境中对光敏感的吸光物质(光敏剂)进行[55]㊂影响光降解效率的因素主要有pH㊁光敏剂㊁水的硬度㊁介质类型㊁季节和纬度等[56]㊂有研究表明[57],仅使用不同光源对TET溶液照射不会发生任何降解,加入光敏剂TiO2后TET迅速发生降解㊂Doi等[58]研究了OTC的光降解行为,发现随着溶液pH升高OTC降解速率加快,水中有机矿物质能促进OTC的降解㊂一般情况下,反应温度升高有助于化学反应进行,温度每升高10ħ,OTC的降解速率可增加2倍,降解速率常数的对数与温度存在线性关系[59]㊂2.2.2㊀水解水解是抗生素在水环境的主要降解途径之一,主要发生在易溶于水的抗生素中㊂TCs分子中含有多个功能团,在酸性条件下C 6羟基和C 5上的氢处于反式构型,易发生消除反应,生成无活性橙黄色脱水物,而C 4二甲胺基易发生可逆的差向异构化反应,在碱性条件下TCs可生成具有内酯结构的异构体㊂因此,TCs水解速率主要受pH和温度的影响[60]㊂郑丽英等[61]研究了CTC在不同温度㊁和pH条件下的降解情况,结果表明CTC较易水解,水解速率受温度和pH影响较明显,在碱性和中性条件下水解速率大于酸性条件,并且高温环境(70ħ)下水解速率大于室温环境(20ħ)㊂Loftin等[62]通过分析氯四环素㊁OTC和TET等在不同温度和pH 条件下的水解速率,发现随着pH和温度的升高污染物水解速率明显加快,但离子强度对其水解无显著影响㊂2.2.3㊀氧化降解TCs在强氧化剂的作用下可以迅速氧化降解,常见的氧化剂主要有臭氧㊁HClO㊁H2O2㊁K2FeO4等,其中臭氧氧化对TCs具有较好的降解效果,在水处理中被广泛应用[63]㊂臭氧氧化法预处理含有CTC 的废水,处理后废水可生化性增强,污染物对活性污泥微生物的抑制作用显著降低,臭氧氧化降解速率主要取决于pH和臭氧剂量[64],但单独臭氧氧化过程难以将TET彻底矿化[65-66]㊂李国亭等[67]研究了高锰酸钾对TET的降解过程,在不同反应条件下高锰酸钾对TET的降解率为27.2%~90.9%㊂2.2.4㊀微生物降解微生物降解是抗生素在环境中降解的重要途径㊂微生物可以改变抗生素的结构和理化性质,将抗生素残留物从大分子化合物降解成小分子化合物,直至转变成H2O和CO2,实现抗生素污染物的无害化㊂耐药菌在抗生素的降解过程中发挥着重要作用,通过水解㊁乙酰转移和氧化还原机制直接破坏抗生素分子结构而使其失活[68-69]㊂Huang等[70]从制药厂排污口的污水样品中分离出一株酵母菌,其对四环素降解率达到78.28%㊂Maki等[71]从养殖海水鱼的底泥中驯化筛选出具有高效降解作用并有较强耐受能力的效应菌株,其对OTC㊁DOC和TET 等有显著降解功能㊂在抗生素微生物降解过程中,主要影响因素有pH㊁温度㊁含氧量及环境介质等[72-73]㊂在同样环境条件下,不同类型TCs的微生物降解速率也不同,研究发现在猪粪中添加外源微生物可以提高其中TCs的降解率,不同污染物的降解率为CTC>OTC>TET,且外源微生物的降解能力㊃713㊃环境工程技术学报第11卷随时间逐渐增强[74-76]㊂微生物降解法处理抗生素污染物具有成本低㊁特异性强㊁无二次污染等优点,在抗生素污染物的处理中被广泛应用㊂2.2.5㊀植物吸附植物吸附通过绿色植物对污染物降解㊁转化㊁吸收㊁代谢和去毒来修复已被污染的土壤㊁水体和大气环境[77],是一项绿色技术㊂由于植物拥有庞大的叶冠和发达的根系,其可在环境中进行复杂的物质交换和能量交换,对生态环境的平衡起重要作用[78]㊂陈小洁等[79]发现,大漂和凤眼莲对水中的TCs有清除作用,将大漂和凤眼莲在污水中培养一段时间后,其对盐酸四环素的去除率分别达80%和90%以上㊂廖杰等[80]研究表明,水芹和空心菜对TCs都有较好的吸收和去除效果,其中水芹对TCs的吸收去除效果明显高于空心菜,且夏季吸收效果明显优于冬季,植物吸收的抗生素主要积累在茎部,叶子部位相对较少㊂Kumara等[81]研究发现,玉米㊁洋葱和卷心菜3种植物对土壤中的CTC具有较好的吸收效果,但对泰乐菌素吸收去除效果有限㊂3㊀TCs的生态毒性TCs在环境中的生态毒性主要表现在:通过影响环境中各种微生物的种群数量以及水生生物㊁动物㊁植物等高等生物的种群结构和营养方式,破坏环境中固有的食物链和生态系统的平衡;诱发产生各种耐药菌,其通过大量繁殖和传播威胁人类健康㊂3.1㊀影响环境生态系统平衡3.1.1㊀对微生物的生态毒性抗生素能直接杀死环境(土壤和水体等)中某些微生物或抑制其生长,影响环境中微生物群落结构,导致土壤微生物对其他污染物的降解能力降低[82]㊂抗生素可有效抑制菌类生长,一般来说,四环素类药物对微生物的影响为细菌>放线菌>真菌[83]㊂Dijck等[84]研究发现,含有抗生素的饲料添加剂对土壤和水中多种微生物有显著影响㊂TCs可以显著地降低微生物数量,导致土壤微生物群落结构发生改变,其抑制作用随抗生素浓度的增加而增强[85-86]㊂Thiele-Beuhn等[87]研究表明,不同种类抗生素对发光细菌的毒性有差异,微毒(microtox)毒性测试结果显示,OTC㊁TET和CTC的半最大效应浓度(EC50)分别为6.119㊁20.72和64.32mg∕L㊂张劲强等[8889]研究表明,牛奶中的OTC对费氏弧菌和青海弧菌有抑制作用,一定浓度范围内其毒性抑制率随时间呈对数趋势增加㊂TCs对微生物的毒性见表3㊂表3㊀TCs对生物的毒性Table3㊀Biological toxicity of TCs生物类别物种TCs种类指标浓度微生物发光细菌[87]费氏弧菌[88]青海弧菌[89]TETCTCTETOTCOTCEC50∕(mg∕kg)20.72EC50∕(mg∕L)64.32EC50∕(mg∕L)0.0251EC50∕(mg∕L) 6.119EC50∕(mg∕L)0.751)EC50∕(mg∕L)0.122)水生生物铜绿微囊藻[90]绿藻[91]卤虫[92]浮萍棘尾虫[93]尾草履虫[93]天蓝喇叭虫[93]大型溞[94]斑马鱼[94]鲫鱼[94]TET EC50∕(mg∕L)0.09CTC EC50∕(mg∕L)0.05TET EC50∕(mg∕L) 2.2CTC EC50∕(mg∕L) 3.1TET EC50∕(mg∕L)11.18TET EC50∕(mg∕L)171.025TET EC50∕(mg∕L)52.361TET EC50∕(mg∕L)199.356TET EC50∕(mg∕L)617.2CTC EC50∕(mg∕L)137.6TET EC50∕(mg∕L)322.8CTC EC50∕(mg∕L)34.68TET EC50∕(mg∕L)406.0CTC EC50∕(mg∕L)61.15动物大鼠[95-97]OTC LD50∕(mg∕kg)302TET LD50∕(mg∕kg)128CTC LD50∕(mg∕kg)100㊀㊀注:EC50为半最大效应浓度;LD50为半数致死量㊂1)以5min 计;2)以30min计㊂3.1.2㊀对水生生物的生态毒性TCs对水生生物有很强的毒害作用㊂以藻类为例,当淡水绿藻暴露在TCs下,DOC可使细胞膜通透性降低,CTC和TET在低浓度下可以增加绿藻细胞膜的通透性㊂徐冬梅等[90-91]研究表明,TET和CTC对铜绿微囊藻的EC50分别为0.09和0.05mg∕L,对绿藻的EC50分别为2.2和3.1mg∕L,铜绿微囊藻对TCs的敏感程度比绿藻要高㊂王慧珠等[98]以大型溞㊁斑马鱼和鲫鱼等进行测试,结果表明:TET和CTC对水生动物毒性敏感顺序为鲫鱼>斑马鱼>大型溞,CTC毒性明显高于TET;经毒性分级标准判断,TET对3种水生动物均属于低毒物质, CTC对大型溞属低毒,对斑马鱼和鲫鱼属中毒㊂曲甍甍等[99-100]研究表明,TCs对鲫鱼肾细胞DNA有损伤,对鲫鱼胚胎有致畸现象㊂Gagne等[92]研究表㊃813㊃第2期敖蒙蒙等:四环素类抗生素环境行为及其生态毒性研究进展明,OTC对河蚌的免疫系统有一定毒性影响,可严重抑制海胆性腺的生长(表3)㊂3.1.3㊀对植物的生态毒性TCs随动物粪便和污水排放进入土壤中,进而被植物吸收,并对植物的根和芽等产生生态毒性㊂Bradel等[101]研究发现,当TET达到一定浓度时,植物芽和根的生长均被抑制,其中根对TET的生态毒性比芽更敏感,TET被植物吸收后主要富集在根部㊂张乙涵等[102]研究表明,不同植物对TCs的吸收能力不同,一般顺序为番茄>黄瓜>黑麦草>苜蓿>胡萝卜>南瓜>莴笋>玉米㊂Kong等[93]研究表明,紫花苜蓿对TCs的吸收过程为主动吸收,最后TCs积累在根部,随着浓度升高会出现叶子变黄现象,主要是由于TCs与叶绿体合成酶结构相似,抑制了叶绿体的翻译活性所致㊂TCs对植物生长发育的影响与其化学性质㊁使用剂量和土壤吸附能力等因素均有关㊂Batchelder 等[103-104]研究发现,红扁豆对CTC和OTC2种抗生素表现非常敏感,当营养液中浓度为160mg∕L时,植物全部死亡;但在土壤中,对红扁豆进行同样浓度的处理却未表现出相应的毒性效应,主要原因是TCs与土壤中二价金属离子形成了螯合物,降低了其在土壤中的有效浓度㊂3.1.4㊀对哺乳动物的生态毒性抗生素随肥料进入土壤后,对土壤中的动物会产生生态毒性效应㊂Baguer等[105]研究了OTC对土壤中蚯蚓㊁跳虫和线虫的影响,结果表明,OTC对土壤中动物的毒性都很低,观察到的最低效应浓度为3000~5000mg∕kg㊂Boleas等[82]研究了OTC对土壤生物的影响,将OTC浓度为0.01㊁1和100mg∕kg 的土壤添加到表层土壤中,结果发现蚯蚓无死亡,但对土壤生物酶(磷酸酶㊁脱氢酶)活性有抑制作用㊂土壤环境中的抗生素不会对土壤动物产生直接毒性效应,但由抗生素引起的土壤微生物群落的变化可能会对土壤动物产生间接影响㊂临床上TCs主要用于治疗细菌感染,其过程会引起部分生化功能紊乱,对肾㊁肝脏和生殖系统产生影响㊂已有研究表明[95-97,106],当大鼠体内OTC积累到一定浓度,会产生肾毒性,引起血清尿素和肌酐显著升高,同时抗氧化酶活性降低,低分子量抗氧化剂含量减少㊂TET可使大鼠睾丸㊁附睾和精囊相对重量减少,精子形态异常增加,睾丸组织病理学改变㊂此外,TET可使大鼠超氧化物歧化酶㊁过氧化氢酶(CAT)㊁葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性显著降低,谷胱甘肽S-转移酶(GST)和血清GSH㊁睾酮和γ-谷氨酰转肽酶活性显著升高,对大鼠生殖系统毒性比较显著[107](表3)㊂3.2㊀诱发和传播耐药基因抗生素的大量使用会诱导产生抗性基因,严重威胁生态系统安全㊂长期使用抗生素病人的排泄物和畜牧水产养殖业的动物粪便含有大量残留抗生素,进入环境后会促使产生抗性基因,并通过水流㊁雨水冲刷和地表径流等多种途径进行传播和扩散㊂有研究表明[108],许多国家的地表水㊁养殖场废水㊁污水厂排水㊁医疗废水㊁空气㊁土壤沉积物,甚至是饮用水中均检出了不同程度的抗性基因,对人类的健康造成严重威胁㊂近年来,关于水环境中抗性基因被频频检出的报道引起了广泛关注,鱼塘等养殖水体和土壤是耐药基因产生的重要场所[109]㊂Dang等[110]在我国沿海养殖场中分离到了OTC抗性基因,在海胆和海参的养殖池中检测到OTC抗性基因tetA㊁tetB和tetD㊂Agerso等[111]在泰国的综合养鱼场中检测到TET耐药基因tet39㊂Tao等[112]在我国珠江流域检测出4个TET抗性基因tetA㊁tetB㊁tetC和tetD,其中tetA和tetB基因多次被检出,检测频率分别为43%和40%㊂Chee-Sanford等[113]在养猪场附近的化粪池中发现8种TET抗性基因tet(O)㊁tet(Q)㊁tet(W)㊁tet(M)㊁tetB(P)㊁tet(S)㊁tet(T)和otrA;抗性基因会渗到地下水中,在养猪场下游的地下水中依然能检测到抗性基因,对土壤中土著微生物产生不利影响㊂Auerbach等[114]在污水处理厂和2个淡水湖也检测到TET抗性基因,与湖水相比,污水处理厂中TET 抗性基因的种类更多,并且活性污泥中也存在高浓度的TET抗性基因㊂世界卫生组织曾表示,抗生素抗性基因将成为人类21世纪重要的公共健康问题[115]㊂抗生素抗性基因在同种生物个体甚至不同生物种之间的传播和扩散,给生态安全和人类健康带来风险㊂作为新的全球性污染问题,抗生素抗性基因及其在环境中的传播㊁扩散应引起高度重视㊂4㊀结论与展望作为新型污染物,TCs在环境中普遍存在,对人类健康和生态环境的危害日趋明显,受到人们的广泛关注㊂TCs在水体中浓度为ng∕L~μg∕L级,在土壤∕沉积物中浓度为ng∕L~mg∕L级,其中OTC㊁CTC㊁TET浓度相对较高㊂环境行为和生态毒性研究表㊃913㊃环境工程技术学报第11卷明:TCs在环境介质中吸附能力较强,更易在土壤中发生降解;TCs降低微生物活性,抑制植物和动物生长发育,对水生生物产生明显毒害作用㊂我国是抗生素的生产和使用大国,但对TCs在环境中污染状况㊁归趋和生态毒性的研究还不够,仅局限于表面现象的描述,缺乏机理研究㊂今后需系统研究TCs在环境中污染现状和迁移转化的作用机理,加强TCs 与重金属㊁杀虫剂等其他污染物形成复合污染的研究,深入了解抗性基因的传播㊁扩散以及防治,研发降低抗性基因危害的废水处理技术和管理措施㊂参考文献[1]㊀MEYET M T,BUMGARNER J E,VARMS J L,et e ofradioimmunoassay as a screen for antibiotics in confined animalfeeding operations and confirmation by liquid chromatography∕masss pectrometry[J].Science of the Total Environment,2000,248:181-187.[2]㊀OKA H,ITO Y,MASTSUMOTO H J.Chromatographic analysis oftetracycline antibiotics in foods[J].Journal of ChromatographyA,2000,882:109-33.[3]㊀QIANG Z,ADAMS C.Potentiometric determination of aciddissociation constants(p K 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水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展

水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展水环境中四环素类抗生素降解及去除研究进展摘要：随着四环素类抗生素的广泛使用，这类药物在水环境中的污染问题引起了人们的关注。

本文综述了近年来四环素类抗生素在水环境中的降解及去除研究进展。

主要内容包括四环素类抗生素在水环境中的来源与治理难点、降解机制、降解方法、去除技术以及未来研究方向等。

通过综合分析相关文献，文章旨在为水环境中四环素类抗生素的降解与去除提供参考依据。

一、引言四环素类抗生素是一类广泛使用的抗生素，被广泛应用于畜牧业和农业生产中。

然而，其过量使用造成了环境污染问题，进而对生态环境与人类健康产生了潜在威胁。

因此，开展四环素类抗生素在水环境中的降解与去除研究具有重要意义。

二、四环素类抗生素在水环境中的来源与治理难点四环素类抗生素主要通过医疗废水、养殖废水和农业废水等途径进入水环境。

这些废水通常含有大量的四环素类抗生素及其代谢物，直接排放到水环境中会引起环境污染。

而治理这一类药物的废水则面临着废水处理工艺的复杂性、抗药性基因传播的风险以及治理成本的高昂等难题。

三、四环素类抗生素在水环境中的降解机制四环素类抗生素在水环境中的降解主要通过光降解、生物降解、化学氧化降解等方式进行。

其中，光降解是主要机制之一，通过紫外光或可见光的照射，可使四环素类抗生素发生光解反应，进而脱除其活性。

四、四环素类抗生素在水环境中的降解方法当前，有多种方法被用于四环素类抗生素在水环境中的降解，如生物法、光催化法、臭氧氧化法、电化学法等。

其中，生物法是目前研究最为广泛的降解方法之一。

通过选择适宜的微生物，针对四环素类抗生素分子结构的特点，可实现对其高效降解。

五、四环素类抗生素在水环境中的去除技术目前，常用的四环素类抗生素去除技术主要包括吸附法、氧化法、膜分离技术等。

其中，吸附法是较为常见的技术，通过吸附材料吸附四环素类抗生素分子进而去除。

同时，氧化法也是一种有效的去除技术，通过氧化剂的加入，可使四环素类抗生素发生氧化反应从而被去除。

《2024年四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理研究》范文

《四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理研究》篇一一、引言随着抗生素的广泛应用，四环素类抗生素（Tetracyclines, TC）在环境中的残留问题日益突出，对生态环境和人类健康构成了潜在威胁。

活性污泥作为污水处理中的重要组成部分，对四环素类抗生素的去除起着关键作用。

因此，研究四环素类抗生素在活性污泥上的吸附规律及其机理，对于理解抗生素在环境中的行为、提高污水处理效率具有重要意义。

二、文献综述近年来，关于四环素类抗生素在活性污泥上吸附的研究逐渐增多。

研究表明，活性污泥对四环素类抗生素的吸附受多种因素影响，包括pH值、离子强度、温度、吸附时间等。

同时，吸附机理涉及静电作用、疏水作用、氢键等多种相互作用力。

然而，关于四环素类抗生素在活性污泥上吸附的具体过程和机理仍需进一步探讨。

三、研究内容（一）实验材料与方法本实验采用活性污泥作为吸附剂，以四环素、土霉素等四环素类抗生素为目标污染物。

通过设置不同条件（如pH值、离子强度、温度等），探究活性污泥对四环素类抗生素的吸附规律。

采用紫外分光光度计、高效液相色谱等方法测定四环素类抗生素的浓度。

（二）实验结果与分析1. pH值对吸附的影响：实验结果表明，pH值对四环素类抗生素在活性污泥上的吸附有显著影响。

在酸性条件下，吸附量较大；随着pH值的增加，吸附量逐渐减小。

这可能是由于在酸性条件下，活性污泥表面的负电荷增加，与四环素类抗生素之间的静电作用增强。

2. 离子强度对吸附的影响：离子强度对四环素类抗生素在活性污泥上的吸附也有一定影响。

随着离子强度的增加，吸附量有所降低。

这可能是由于高离子强度会屏蔽活性污泥表面的电荷，减弱静电作用。

3. 吸附动力学研究：实验发现，四环素类抗生素在活性污泥上的吸附过程符合准二级动力学模型。

在初始阶段，吸附速率较快；随着时间推移，吸附速率逐渐减慢，最终达到平衡。

4. 吸附等温线研究：通过实验得到不同温度下的吸附等温线，发现四环素类抗生素在活性污泥上的吸附过程符合Langmuir等温线模型。