药物对水环境污染的实验室技术

摘 要：药物对水环境的污染研究是近10年刚刚兴起的研究新领域.目前的药物降解和去除研究基于水处理工艺展开,研究趋势从开始的传统水处理工艺向高级氧化工艺和新型水处理技术方向拓展.研究目的基于对现有处理工艺处理效果的评价或是对新的处理方法探索.

关 键 词：药物水环境分析

1.水环境中药物污染对水生物的影响

1.1对藻类的危害

基于藻类研究有成本低、操作方便的特点,有关药物引起慢性毒性中毒的研究多以藻类为研究对象,如微藻类和蓝绿细菌对抗生素的敏感性比毒性试验标准藻类对抗生素的敏感性强得多,但是非抗菌性藻类对抗生素的敏感性差别不大.

1.2对鱼类和两栖类动物的危害

通过实验我们发现,类固醇对鱼类和两栖类动物有显而易见的影响力,当鱼类和两栖类动物体内含超标的类固醇时,其生育繁殖能力会有较为明显的下降,而抗生素对鱼类则没有明显的危害.

1.3对微生物的危害

作为在水环境中大量存在的微生物来说,其本身带有一定的对污染物的耐受性,可一旦超过其耐受性限度,中毒和死亡现象也是无可避免的,抗生素对费氏弧菌有毒性效应.水样中的细菌对阿莫西林、头孢哌嗪和头孢拉定具有耐受性,可目前大多养鱼场使用兽药没有节制,导致底泥中的微生物中毒,从而减少了微生物的数量和活性,这可能是不同微生物具有不同耐受性导致的.

2.水环境中药物污染对人体健康的危害

2.1污染土壤与食物对人体的危害

用含有药物或药物残体的污水灌溉农田会导致土壤药物污染,土壤中细菌、真菌等微生物发生基因突变或耐药质粒的转移成为耐药菌,会破坏土壤微生物群落功能的多样性,生长在污染土壤上的农作物会富集不同浓度的药物,进而通过食物链传递进人和动物体内,影响和破坏人和动物的健康.

2.2人体受污染饮用水的影响

我们目前的饮用水多是以地下水为水源,而此地下水也可能被层层渗滤的受药物污染的地表水所污染.更为严重的是饮用水中被检测出的药物可干扰细胞正常的有丝分裂,从而致畸、致癌、致突变效应.人体一旦大量接触这种药物就会使消化道的菌群失调,并有利于细菌繁殖和病原体的侵入,增大胃肠道感染和体内耐药菌增加的可能性.细菌的耐药基因在细胞质中进行自我复制后则能通过遗传和转导的方式在细菌间进行转移传播,更令人堪忧的是,实验证实耐药基因也可以在人和动物之间进行传递,这就说明动物原的耐药菌株可以传播给人体.

3.实验室药物污染去除研究

3.1制定采样的时间和频率

水样采集一定要按规律执行,每年的奉水期和枯水期应进行分别采样测定,气候适宜的地方可以依据其地域特点进行四季分别采样.已经建立了长期观测点的地方则应按月进行水质监测.在分析残留药物的环境水样品时,因为存在采集的环境水样品基体复杂,污染物浓度低,药物及其代谢产物或异构体种类繁多等多种不利因素,应加倍重视水样品的预处理,也只有这样才能得到准确的数据和重现性好的分析结果.

3.2传统氧化

臭氧氧化药物,主要通过两种方式：一种是直接与臭氧分子反应,反应缓慢且有明显的选择性；另一种是间接与臭氧分解产生的[·OH]反应,反应相当快,且没有选择性.臭氧和[·OH]的氧化电位分别是2·07eV和2·80eV,从氧化电位上也能反映出氧化能力,但是臭氧的间接反应存在[·OH]的诱导问题,单独使用臭氧其氧化能力有限.氯作为水处理常用的消毒剂,对药物污染物也具有较强的氧化作用.氯对某些抗生素具有较强的去除效果.氯溶解于水,迅速生成HOCl和OCl-,真正起氧化作用的是HOCl,OCl-的氧化性很弱.氯不具有普遍氧化性,生成的氯代产物的稳定性和毒性令人担忧.普遍认为单独利用O3、Cl2、H2O2和UV等氧化工艺,存在氧化能力不强,选择性高等缺点.

3.3活性炭吸附

活性炭已经广泛商业化,常见有粒状活性炭（GAC）和粉状活性炭（PAC）,粉状活性炭具有更好的去除效果.某些学者研究发现,ρ等于5mg/L的粉状活性炭在接触4h后能够去除水体中大部分的药物残留,对疏水性药物（logKow>5）具有更好地去除效果,但是部分药物（布洛酚、眠尔通、磺胺甲口恶唑和双氯酚酸）对活性炭吸附表现出顽强的抗性.

3.4膜处理

膜处理技术是新型的水处理技术,主要包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）.微滤、超滤和纳滤分离机理是压力差或电位差推动下的筛分离,反渗透的机理目前还没有公认的解释.微滤和超滤因孔径较大,分离药物效果差.Y学者们研究了超滤膜和纳滤膜对痕量药物的去除,发现超滤具有少许的去除效果是因为膜的吸附能力,而纳滤的去除机理主要是存在孔排斥效应,因此具有更强的去除效果.

4.结语

残留药物污染的问题不是仅局限于我国,它早已引起世界范围内的关注,根据报道指出,各国均有检测出地表水和地下水环境中残留药物的现象发生,作为生产使用各类药品极多的中国,水环境的药物污染情况早已不容乐观,与此同时,对于对药物及其代谢物对水环境污染方面的研究才刚刚起步,所以我国水环境药物污染的现状和变化趋势仍不能得到很好的总结和预测.我国更应加大对药物及其代谢物对水环境污染问题的关注,积极开展对代表性水体中药物污染的相关研究,以总结出它在水环境中的迁移和转化规律.为了更好的开展对水环境污染问题的研究,优化检测技术,完善监测手段等相关问题也必须提上日程,如此才能为进一步的生态风险分析与评价提供依据,也使将来在制定有关保护生态和人体健康方面政策时有可以参考的资料.