尿液中藥物與耐藥污染及削減技術(shù)研究進(jìn)展

徐國(guó)韜,周曉琴,2*,李子富**,趙美娟 (.北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院,北京市工業(yè)典型污染物資源化處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 00083；2.同濟(jì)大學(xué),水利部長(zhǎng)三角城鎮(zhèn)供水節(jié)水及水環(huán)境治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200092)

20 世紀(jì)90 年代,歐洲學(xué)者提出源分離排水理念,旨在將人類排泄物同廚房用水、洗滌水等其它生活污水在源頭上分離,從而實(shí)現(xiàn)分質(zhì)管理.更進(jìn)一步可利用糞尿分集便器、小便器等器具將糞便和尿液分開收集,從而得到尿液及沖洗水(稱之為黃水)和糞便及沖洗水(稱之為褐水),通過源頭直接分離收集得到的黃水,也稱之為源分離尿液.源分離理念的提出和實(shí)施,有助于構(gòu)建“人體-土壤-植物-人體”之間的可持續(xù)物質(zhì)循環(huán)[1].近年來,大量的注意力聚焦在如何高效回收源分離尿液中的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上[2],取得了令人矚目的成果,開發(fā)獲得了一系列方法和工藝,如吹脫、吸附、鳥糞石沉淀等[3-10],并實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用.然而,除營(yíng)養(yǎng)物外,源分離尿液中也檢測(cè)出相當(dāng)濃度的藥物及相關(guān)微生物耐藥污染[11].盡管相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)還未有定量識(shí)別,但是其極大地降低了消費(fèi)者對(duì)尿液資源化產(chǎn)品的接受程度[12-13].因此,識(shí)別尿液中的殘留藥物與相關(guān)耐藥污染特性,研發(fā)相關(guān)工藝技術(shù)以降低尿液或尿液衍生肥料施用帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義[14].基于此,本文通過文獻(xiàn)檢索,總結(jié)了尿液中殘留藥物、耐藥微生物及相關(guān)耐藥基因的污染特性,并梳理了現(xiàn)有的去除工藝和技術(shù),以期為尿液資源化處理和安全利用提供參考.

1 尿液中藥物及耐藥污染特性

1.1 尿液中的殘留藥物污染

由表1 可以看出,目前尿液中已經(jīng)檢出的藥物種類高達(dá)34 種,平均濃度在0.07～2.7×103μg/L,檢出頻率0.7%～100%.布洛芬是尿液中檢出濃度最高的消炎藥,達(dá)0.25mg/L,這與它在人群中的廣泛使用性密切相關(guān);雙氯芬酸作為抗風(fēng)濕類消炎藥檢出頻率最高,幾乎在所有的樣本中都被檢測(cè)到;降壓藥在尿液中的檢出頻率和濃度也較高,這可能與高血壓在人群中普遍存在關(guān)聯(lián),據(jù)報(bào)道,中國(guó)成年人中高血壓的患病率高達(dá)33.5%[15].激素類藥物,如用于治療艾滋病經(jīng)常使用到的4 種逆轉(zhuǎn)錄病毒抑制劑在非洲地區(qū)的尿液樣品中易被檢測(cè)到,檢出頻率均大于10%[11,17];此外,一些性激素在尿液中也被檢出,這可能與人體口服的激素類避孕藥有關(guān).

表1 源分離尿液中的藥物含量Table 1 Contamination of drugs in source-separated urine

我國(guó)是抗生素的生產(chǎn)和使用大國(guó),據(jù)報(bào)道,2011年中國(guó)人均抗生素年使用量為57.3g[32],到2015 年中國(guó)抗生素年使用量增加到92700t,人均年使用量約為66.9g[33],我國(guó)人尿中抗生素的年排泄量超過5000t[34].從源分離尿液檢出的34 種檢出藥物中(表1)有19 種屬于抗生素,它們大多是由人服用后未被代謝而直接排出,以阿莫西林為例,約有60%的阿莫西林在食用后24h 內(nèi)通過尿液和糞便排出[31-36].阿莫西林、氟洛芬、青霉素、諾氟沙星、恩諾沙星和氧氟沙星在尿液中的檢測(cè)頻率和平均濃度相對(duì)較高,阿莫西林檢出頻率為7.8%～90%,平均濃度為0.98～58.1μg/L;氟洛芬檢出頻率為30%～34%,平均濃度為0.1～260μg/L;青霉素檢出頻率為25.5%～35.5%,平均檢出濃度為0.13～ 2.82μg/L;諾氟沙星檢出頻率為3.5%～90%,平均濃度為0.037～5.36μg/L;恩諾沙星檢出頻率為4.2%～62%,平均濃度為1.69～492.8μg/L;氧氟沙星檢出頻率為13%～38.5%,平均檢出濃度為0.07～54.7μg/L[24].由于飲食、經(jīng)濟(jì)和流行性疾病等因素,尿液樣本中抗生素的含量因地區(qū)而異,例如,天津市健康的成年男子尿液中抗生素的總體檢出率為40.4%,平均抗生素濃度為13.41μg/L[37];深圳市健康的成年人尿液樣本中抗生素的總體檢出率為30.8%,平均檢出濃度為18.1μg/L[38].在非洲,檢出頻率較高的抗生素是磺胺甲噁唑和甲氧芐啶,分別為95%和85%,并且濃度最高可達(dá)6.8×106μg/L 和1.3×106μg/L[11].年齡狀況也會(huì)影響尿液中的抗生素濃度,兒童以及老年人的免疫能力較弱,更容易患病,因此可能會(huì)攝入更多的抗生素[20,25].源分離尿液是否發(fā)生了水解對(duì)其中的抗生素含量影響不大,有研究指出尿液的水解無法有效去除其中含有的抗生素[39].綜上所述,尿液中的抗生素平均濃度要比其它水環(huán)境中抗生素濃度高2～ 1000倍[40],這些抗生素隨尿液施肥進(jìn)入土壤,能夠在一定條件下長(zhǎng)期存在并抑制土壤中的微生物活性,這一現(xiàn)象將極大地降低尿液的肥用價(jià)值.

1.2 尿液中微生物耐藥性污染

微生物耐藥性污染是指尿液中含有耐藥菌和耐藥基因.一般情況下,尿液在離開人體時(shí)基本上是無菌的,人體排出的腸道耐藥微生物主要集中在糞便中.受糞便污染或環(huán)境污染,大量的病原微生物也在尿液中被檢出[41-44].尿液中微生物耐藥性污染的相關(guān)研究還不多見.目前已經(jīng)報(bào)道的有耐頭孢菌素和碳青霉烯類抗生素的肺炎克雷伯菌[45-46]、耐萬古霉素的糞腸桿菌[45]、耐甲氧西林的金色葡萄球菌[47]、耐β-內(nèi)酰胺類抗生素的銅綠色假單胞菌[48]等.耐四環(huán)素大腸桿菌作為一種典型抗生素耐藥細(xì)菌,在源分離尿液中的檢出頻率超過50%,并且最大檢出濃度高達(dá)2×106菌落形成單位(CFU)/L[31].近年來,抗生素抗性基因作為一種新型污染物,已經(jīng)成為了全球關(guān)注的衛(wèi)生問題.源分離尿液中耐藥基因的來源之一是腸道耐藥微生物體內(nèi)所攜帶的耐藥基因,這些腸道耐藥微生物隨糞便一起從人體中排出,并通過“糞尿交叉污染”的途徑進(jìn)入源分離尿液.此外,環(huán)境中的耐藥基因也可能隨食物鏈進(jìn)入人體隨后從尿液排出[49-50].當(dāng)前從源分離尿液中已經(jīng)檢測(cè)出了12 類耐藥基因,分別是碳青霉烯酶基因(blaKPC、blaNDM、blaIMP、blaVIM)[51-52],超廣譜β-內(nèi)酰胺酶基因(blaCTX-M、blaSHV)[51-52],甲氧西林類耐藥基因(mecA、mecC)[51],萬古霉素耐藥基因(vanA)[51],氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶基因(catB3)[52],磺胺類耐藥基因(sul1、sul2)[31,52],四環(huán)素類耐藥基因(tetM、tetA)[52-53],大環(huán)內(nèi)酯類耐藥基因(mef(A)、mph(A)、mph(B)、mph(D))[54],雌激素反應(yīng)元件(ere(B)、ere(A))[54],甲基化酶基因(erm(B))[54],甲氧芐啶耐藥基因(dfrA25)[55],整合子(intl)[56]等.但是大多數(shù)研究只是定性分析,目前僅報(bào)道了tetM和sul1兩種抗生素耐藥基因在源分離尿液中的詳細(xì)濃度,分別為1010copies/mL 和107copies/mL[31,53].

2 尿液資源化過程對(duì)藥物及相關(guān)耐藥污染的去除效果

在吹脫、鳥糞石沉淀等[3-10]尿液資源化處理過程中,一些藥物及相關(guān)耐藥性污染物均有不同程度的減少,但是多數(shù)仍然殘留在尿液中.為進(jìn)一步去除這些污染物,一般采用自然儲(chǔ)存法、吸附法、膜分離技術(shù)、電化學(xué)法、生物方法和其它方法.

2.1 自然儲(chǔ)存法

尿液極不穩(wěn)定,自然狀態(tài)下尿素極易水解,導(dǎo)致pH 值和氨氮濃度升高,而高pH 值和高濃度氨氮可以滅活病原微生物,因此世界衛(wèi)生組織(WHO)根據(jù)尿液在一定溫度下儲(chǔ)存一定時(shí)間后的病原微生物數(shù)量及尿液施用對(duì)象,提出了建議的貯存時(shí)間.如在4℃儲(chǔ)存≥1個(gè)月,尿液可施用于無需加工的糧食和飼料作物,而要施用于需加工的糧食作物則建議在4℃儲(chǔ)存6 個(gè)月;此外,將尿液在20℃下儲(chǔ)存6 個(gè)月可用于所有作物.對(duì)尿液儲(chǔ)存過程中的藥物及相關(guān)污染的研究工作表明(表2),無糞便交叉污染的尿液自然儲(chǔ)存對(duì)達(dá)蘆那韋、氫氯噻嗪、拉米夫定和利福平有較好的去除效率[57-58].如果尿液與糞便之間發(fā)生了交叉污染,儲(chǔ)存6 個(gè)月后尿液中藥物去除率將不足50%[57].

表2 自然存儲(chǔ)法對(duì)尿液中藥物及相關(guān)耐藥污染的去除效果Table 2 Efficiency of natural storage for drugs and its related antimicrobial resistance removal from source-separated urine

尿液自然儲(chǔ)存也能有效滅活尿液中的抗生素抗性細(xì)菌,將尿液自然儲(chǔ)存30h,可以去除1.38log 的耐四環(huán)素大腸桿菌,將儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)至36h,耐四環(huán)素大腸桿菌將被完全去除[31],但是尿液的自然儲(chǔ)存過程對(duì)抗生素抗性基因的削減效率較低,有研究報(bào)道將尿液自然儲(chǔ)存30d,其中的耐四環(huán)素基因tetM只減少了1log[31].

2.2 吸附法

利用吸附法可以去除源分離尿液中的藥物,常用的吸附劑有活性炭、生物炭等.表3 中,靜態(tài)吸附條件下,采用顆?；钚蕴?吸附60min 可去除尿液中90%以上的藥物,延長(zhǎng)吸附時(shí)間至360min,尿液中的藥物能完全去除[59],并且不影響尿液中營(yíng)養(yǎng)組分[60].采用粉末活性炭,投加劑量為50mg/L時(shí),可去除大部分抗生素類藥物,若提高劑量至200mg/L,能實(shí)現(xiàn)尿液中抗生素的完全去除[57].生物炭能去除尿液中90%以上的藥物,但同時(shí)也吸附了36%的氮和23%的磷,這不利于保持尿液的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[61].

表3 吸附法對(duì)尿液中藥物的去除效果Table 3 Efficiency of adsorption for drug removal from source-separated urine

吸附法主要通過影響耐藥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)來影響抗生素抗性基因的分布[64],然而,目前使用吸附法去除尿液中耐藥性污染的研究基本空白,并且吸附法對(duì)耐藥基因的去除并不具備選擇性,已有研究表明,5g/L 生物炭可以降低養(yǎng)殖廢水中38.4%抗生素抗性基因的相對(duì)豐度[65].

2.3 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí),實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù).由表4 可見,納濾膜能高效去除尿液中的藥物并保存尿液中95%以上的尿素,但是對(duì)氨的截留率高于40%,對(duì)磷酸鹽的截留率高于90%[66],如果能抑制尿液水解,保持尿素穩(wěn)定存在,有助于降低氨的截留率.通過鳥糞石沉淀回收水解尿液中磷酸鹽的方法已經(jīng)較為成熟,磷酸鹽回收率可達(dá)68%～70%,且得到的鳥糞石晶體的純度也很高,為99%以上,并且殘留在鳥糞石晶體中的四環(huán)素含量非常低,小于1%[67].因此,在無法抑制尿液水解的情況下,可先對(duì)水解尿液中的磷酸鹽進(jìn)行回收,再使用膜分離方法,不但可以得到最大去除效率,還可以減少納濾膜的堵塞.但是目前使用膜分離技術(shù)去除尿液中耐藥性污染的研究暫且空白.

表4 膜分離技術(shù)對(duì)尿液中藥物的去除效果Table 4 Efficiency of membrane separation for drug removal from source-separated urine

2.4 電化學(xué)法

電化學(xué)是利用尿液中含有的Cl-、SO42-等陰離子產(chǎn)生氧化基團(tuán)從而去除污染物,尿液中的藥物主要是被電解尿液產(chǎn)生的氯氣所氧化[69].

當(dāng)前,電化學(xué)法是用于去除尿液中耐藥性污染的有效方法.利用電化學(xué)產(chǎn)生的高效氧化劑,能在3h內(nèi)分別去除6.4log 糞腸桿菌、4.8log 肺炎克雷伯菌和5.4log 大腸桿菌[45].電化學(xué)法與紫外線聯(lián)合使用可以提高尿液中耐藥菌的滅活效率,這是因?yàn)槎叨寄艽偈鼓蛞寒a(chǎn)生大量的活性自由基團(tuán),如單獨(dú)使用紫外線,只能去除3log 肺炎克雷伯菌,然而聯(lián)合使用電化學(xué)法能實(shí)現(xiàn)對(duì)肺炎克雷伯菌的完全去除[46].需要指出的是,電化學(xué)法不具備選擇性,可以對(duì)尿液中含有的全部抗生素抗性基因進(jìn)行氧化降解(表5)[70].研究表明電化學(xué)與紫外線聯(lián)合使用能分別提高0.11log blaKPC、2.04log mecA 和3.5log blaOXA-50的去除率[48].此外,另一電化學(xué)法—微生物燃料電池已被實(shí)驗(yàn)證明是去除尿液中耐藥菌的可行方法,在微生物燃料電池的閉合電路中,可以去除7.79log 耐β-內(nèi)酰胺類抗生素的銅綠色假單胞菌和2.01log 耐甲氧西林的金色葡萄球菌[71].

表5 電化學(xué)氧化法對(duì)尿液中耐藥基因的去除效果Table 5 Efficiency of electrochemical oxidation for antibiotic resistance genes removal from source-separated urine

表6 其它方法對(duì)尿液中藥物及相關(guān)耐藥性污染的去除效果Table 6 Efficiency of other methods for drug and related antibiotic resistance removal from source-separated urine

2.5 生物方法

為了防止尿液在存儲(chǔ)過程中尿素水解、氨揮發(fā)和磷酸鹽沉淀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失,并降低存儲(chǔ)尿液散發(fā)惡臭所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),可以通過生物方法將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-[72],這一過程稱為尿液硝化.尿液硝化是生物過程降解,伴隨著微生物的代謝活動(dòng),對(duì)抗生素也具有一定的降解效能,因此可以同時(shí)去除尿液中的藥物[73].如在尿液硝化過程中克拉霉素降解了76%,甲氧芐啶降解了44%[57],羅紅霉素降解了90%,恩諾沙星降解了60%,其中磺胺甲噁唑的去除率最高,可以達(dá)到95%[34],但是磺胺甲噁唑在硝化過程轉(zhuǎn)化成了N4-乙酰磺胺甲惡唑,二者濃度之和在硝化過程中并未發(fā)生變化[57].

生物降解的同時(shí),也導(dǎo)致了抗生素對(duì)微生物的選擇壓力,這對(duì)抗生素抗性基因的去除不利.有報(bào)道稱在生物降解過程中 Tn916/1545 基因減少了2.57log,但伴隨著qnrS基因豐度增加1.19log[74].上述現(xiàn)象可能導(dǎo)致尿液中抗生素抗性基因總量去除率不高,另一研究表明尿液硝化過程中前30 個(gè)抗生素抗性基因總相對(duì)豐度僅降低了20%[34].

2.6 其它方法

將臭氧和電滲析法相結(jié)合能在有效去除藥物的基礎(chǔ)上,去除尿液中99%以上的激素[75].使用離子交換法能顯著去除新鮮合成尿液和合成水解尿液中的雙氯芬酸,并且對(duì)尿液中的磷酸鹽的去除率很小,僅為2%～11%,能有效保存尿液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[76].利用超聲波在尿液基質(zhì)中形成羥基自由基對(duì)藥物進(jìn)行氧化,也能取得較好的藥物降解效果[77].

研究報(bào)道使用10%的氧化鎂和10%的生物炭制備的新型球形材料,與10mmol/L 過硫酸鹽的聯(lián)合使用,可以去除98%的磺胺甲噁唑,還能完全回收尿液中的磷[62].這是通過提升吸附介質(zhì)的選擇性,達(dá)到在去除抗生素的同時(shí)回收尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的目的.生物炭與過氧化氫相組合也可以去除尿液中的磺胺類抗生素,但0.1g/L 的投加量下去除率僅有60%[63].

極端pH 值環(huán)境通常被認(rèn)為不利于任何微生物生存,當(dāng)pH>11 時(shí),DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)解開變成一條單鏈從而變性.因此利用堿化尿液的方法可以有效去除抗生素耐藥基因,降低尿液的肥料使用風(fēng)險(xiǎn).研究表明pH12的環(huán)境下將糞尿混合液儲(chǔ)存7d,能去除5log 的mefA、3log 的tet(W)、10log 的cfxA,如果將處理時(shí)間延長(zhǎng)至28d,抗生素抗性基因能全部去除[78].

3 存在的問題與解決思路

3.1 對(duì)尿液中藥物及微生物耐藥的污染特性認(rèn)識(shí)不夠全面

一直以來,水環(huán)境中的藥物、耐藥微生物和耐藥基因污染是全世界關(guān)注的環(huán)境問題[80],污水處理廠被視為是藥物、耐藥微生物和耐藥基因的匯集與傳播的重災(zāi)區(qū)[81].目前,污水中已檢測(cè)出的藥物高達(dá)70種,濃度在0.98～150μg/L[73,82],多種耐藥微生物[83]和其攜帶的耐藥基因[84]也頻繁在污水處理廠的各級(jí)工藝處理單元中檢出.然而,作為污水中的污染物重要輸入源,截止目前,源分離尿液中被報(bào)道的藥物、耐藥細(xì)菌、耐藥基因等非常有限,對(duì)尿液的微污染特性認(rèn)識(shí)不足,需要全面識(shí)別,此外還需考慮尿液中新型藥物不斷出現(xiàn)的問題.

檢測(cè)方法往往是限制復(fù)雜環(huán)境中這類污染特性識(shí)別的關(guān)鍵因素.色譜技術(shù)是尿液中抗生素測(cè)定中最常用的技術(shù),液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/ MS)具有靈敏度高、特異性合理、檢測(cè)限較低(0.002～14.3ng/mL)和可同時(shí)測(cè)定多種目標(biāo)分析物的優(yōu)點(diǎn)[85],但是也具有成本高、復(fù)雜性高、試劑消耗量高的缺點(diǎn).免疫分析方法也可以檢測(cè)尿液中的抗生素,其是通過著色反應(yīng)確定抗原的含量,根據(jù)抗生素抗體和抗原抗體之間的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)計(jì)算抗生素濃度,具有低成本、簡(jiǎn)單和能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的優(yōu)勢(shì).然而,由于抗體和結(jié)構(gòu)相似的抗生素之間的交叉反應(yīng)性,該方法選擇性較差,檢測(cè)限精度也不夠(0.003～510ng/mL)[86],未來需要開發(fā)精度更高、操作更簡(jiǎn)便、成本更低廉的技術(shù)手段.在抗性基因檢測(cè)上,雖然可以通過宏基因組學(xué)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、epicPCR[87]和其它新型方法[88]檢測(cè)尿液中的抗生素抗性基因,但是如何保障檢測(cè)的準(zhǔn)確度和精度還面臨挑戰(zhàn).因?yàn)槟蛞撼煞謴?fù)雜,需要進(jìn)行方法優(yōu)化.例如,使用qPCR 直接檢測(cè)尿液中抗生素抗性基因時(shí),CT 值會(huì)高于35,同時(shí)DNA 的溶解曲線伴有眾多雜峰,在實(shí)際操作過程中需要對(duì)DNA 提取方法優(yōu)化.可行的一種處理方式是,先將尿液離心處理以去除其中的不溶物質(zhì),再向上清液中添加2.5倍體積的無水乙醇,以使抗生素抗性基因析出,離心后便可得到純度較高的抗生素抗性基因,最后加入一定體積的雙蒸水即可得到抗生素抗性基因溶液,再上機(jī)操作可以解決上述問題.鑒于此,建立尿液環(huán)境下的測(cè)試分析方法是未來的重要方向之一.

3.2 尿液中藥物及微生物耐藥污染去除技術(shù)的研究及應(yīng)用不足

可以看出,大部分的已有研究聚焦在尿液中藥物去除上,而細(xì)菌耐藥性控制技術(shù)還處于起步階段.而污水中耐藥菌與抗性基因的控制技術(shù)已經(jīng)相對(duì)較多[89-90],其中高級(jí)氧化技術(shù)[90-95]在細(xì)菌耐藥控制方面顯現(xiàn)出巨大的潛力,備受關(guān)注.然而,與污水相比,尿液理化性質(zhì)十分復(fù)雜[96-97],高級(jí)氧化技術(shù)處理[97-104]下自由基的生成機(jī)制與污水不同,因此,亟需理清尿液的主要理化性質(zhì),如尿素、NH3/NH4+、HCO3-/CO32-、Cl-,與活性自由基團(tuán)、目標(biāo)污染物之間的交互作用機(jī)制.另一方面,為了創(chuàng)造可控的研究條件,往往采用模擬尿液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),表7 中,使用的8 種典型模擬尿液配方并不統(tǒng)一,需要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)配制模擬尿液,以便于不同研究結(jié)果之間比較.

表7 尿液研究中常用的模擬尿液配方Table 7 Typical synthetic urine formulations for research

總的說來,目前尿液的處理技術(shù)工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的較少,大部分還處于實(shí)驗(yàn)室研究或放大實(shí)驗(yàn)運(yùn)行階段,技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本分析還不足.由表8 可以看出,還需要開發(fā)多種實(shí)行性強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便的技術(shù).

表8 尿液中藥物及相關(guān)耐藥性污染的去除方法對(duì)比Table 8 Comparison of methods for drug and its related antimicrobial resistance removal from urine

3.3 缺乏尿液中藥物及相關(guān)耐藥污染的風(fēng)險(xiǎn)定量分析及回用標(biāo)準(zhǔn)

隨著藥物及相關(guān)耐藥性污染物質(zhì)在尿液中不斷檢出,人們對(duì)尿液資源化產(chǎn)品的接受度面臨挑戰(zhàn)[12-13].據(jù)報(bào)道,污水處理系統(tǒng)中有19 種藥物具有高毒性,54 種藥物具有毒性[110].而源分離尿液中的藥物污染平均濃度要比水環(huán)境中的平均濃度高2～1000 倍[40],可能有潛在的毒性風(fēng)險(xiǎn),需要關(guān)注.此外,尿液中藥物及相關(guān)耐藥污染的風(fēng)險(xiǎn)定量分析還需要大量的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù),如各種藥物在不同地區(qū)的使用量和使用頻率,使用源分離尿液施肥后土壤中藥物的殘留濃度及變化趨勢(shì),抗生素抗性基因的殘留濃度、種類及變化趨勢(shì),抗生素抗性基因水平轉(zhuǎn)移的能力,對(duì)細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)的影響及耐藥菌的產(chǎn)生條件及濃度等.

4 結(jié)論和展望

受到糞便污染或環(huán)境污染的影響,耐藥菌和抗生素抗性基因也在源分離尿液中檢出.這降低了人們對(duì)其資源化產(chǎn)品的接受度,然而目前對(duì)于尿液中藥物風(fēng)險(xiǎn)及尿液中耐藥性傳播風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估體系均尚未健全,關(guān)于尿液中耐藥性風(fēng)險(xiǎn)水平的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚無,并且國(guó)內(nèi)針對(duì)尿液中藥物及耐藥性健康風(fēng)險(xiǎn)研究基本空白,需要進(jìn)一步研究,為制定尿液中各種類污染物的控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù),從而實(shí)現(xiàn)尿液相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)可控.

源分離尿液資源化過程中對(duì)藥物及相關(guān)耐藥污染的去除技術(shù)目前仍然處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,電化學(xué)技術(shù)目前是去除尿液中耐藥菌和抗生素抗性基因的有效技術(shù)手段,但是應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)還需要通過設(shè)計(jì)更合理的電極材料來提高使用壽命、降低能耗.因此,對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化或使用多種技術(shù)聯(lián)合處理尿液以去除藥物及相關(guān)耐藥污染是未來研究的重點(diǎn).在尿液的處理過程中,應(yīng)在盡可能地保存尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的前提下,最大限度地降低尿液資源化應(yīng)用的健康風(fēng)險(xiǎn),以獲得對(duì)環(huán)境、人體、動(dòng)物無害的優(yōu)質(zhì)肥料.