Science of the Total Environment (IF=10.753) 2022-8-5
南京林业大学 李威课题组
近几十年来，随着人口爆炸式增长和相关动物养殖业的扩张，全球抗生素的消耗量一直在增加。用药后的低吸收率和代谢率导致相当一部分抗生素通过尿液和粪便进入环卫废水。传统的废水处理技术，如活性污泥处理，在去除抗生素污染物方面效率有限。基于微藻的污水生物处理，由于利用了废水中的营养物质，被认为是一种低成本和清洁的方法，以前的研究表明，微藻处理拥有明显的抗生素去除能力，是改善污水质量的良好策略。
以往基于微藻的处理实验中，发现即使采用相同的微藻，其去除能力和机制也有很大差异。在用微藻处理抗生素的实践中，一方面水生环境中常见的抗生素包括红霉素、恩诺沙星、金霉素等都能诱发微藻的生长抑制；另一方面，抗生素降解产物（DPs）可能对微藻和其他水生生物有更高的毒性压力和更高的生态风险，因此基于微藻技术的污水处理有潜在的环境风险。
红霉素是一种典型的大环内酯类抗生素，在天然地表水中的浓度为10-3-101 μg/L，而在进入污水处理厂的水中约为102 μg/L，不仅难以降解导致在高检测率和高浓度，而且被认为比其他抗生素更具毒性。在本研究中，在一系列不同红霉素浓度的实验中，采用了一种对有机污染物具有更高的耐受性和更高的抗生素去除能力的淡水微藻，小球藻C. pyrenoidosa，来探索红霉素的去除机制和处理过程中的毒性。
结果表明，在0.1、1.0和10 mg/L三个浓度下，经过微藻处理21天后，只剩下4.04 %、6.28 %和23.53 %的红霉素。在上述各浓度下，生物降解对红霉素衰减的贡献率分别为48.62-67.01 %、16.67-52.32 %和6.42-24.82 %，而非生物降解对红霉素衰减的贡献率为8.76-29.61 %、5.19-41.39 %和16.55-51.22 %。
在低浓度处理中，微藻的生长和生理生化参数只受到轻微影响，抗生素去除效果显著。相反，高浓度处理中的氧化损伤抑制了微藻的细胞生长和叶绿素含量，阻碍了红霉素的生物降解。
此外，在21天的微藻处理过程中，发现了11种红霉素降解产物（DPs）。包括DP717、DP715、DP701A、DP701B、DP657、DP643和DP557在内的7种DP对水生生物的毒性比红霉素更高。因此，使用微藻在较低浓度下对抗生素进行生物修复是有效的候选方案，但该过程中产生的具有较高生态风险的中间产物值得警惕。
原文及链接：Removal mechanisms of erythromycin by microalgae Chlorella pyrenoidosa and toxicity assessment during the treatment process
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157777
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