重金属与抗生素复合污染废水处理
摘要
近年来，随着重金属和抗生素使用范围的不断变大，单一的重金属污染体系或单一的抗生素污染体系越来越少，两者的复合污染体系则更为常见。重金属和抗生素的复合污染广泛存在于农业池塘或稻田的养殖废水、生活日常使用的污水以及大面积地表水或雨水冲刷水中。在这些废水中，养殖废水中重金属锌和铜的含量通常高达10 mg/L，抗生素(如氨基糖苷类、四环素、氯霉素、洁霉素类等) 高达0.1 mg/L。抗生素造成的的污染存在于多个方面。首先，它会在细菌中不断发生选择作用，最终形成一定的抗药基因，对人类的身体健康及生态系统的平衡构成巨大的威胁；重金属离子的浓度就算在很低的条件下，也会对生物体产生不同程度的毒害效应。同时，在自然环境中，重金属离子与抗生素类污染物较易发生络合作用，往往会形成新的复合污染物，这种复合污染物比起原本两种污染物，毒性更加强大，且更加难以去除[1]。环境中普遍存在的复合污染常常导致传统的处理工艺不能达标甚至失效。因此对多组分复合型污染物的控制去除研究成为当今热点话题，也将为环境破坏的治理提供更为实际与准确的理论指导。生物炭作为一种廉价材料，通过改性对重金属和抗生素显示出优良的吸附性能。
- 重金属和抗生素的污染现状
1.1重金属污染现状
随着社会工业的持续发展，重金属污染问题受到越来越多的关注。因为重金属具有高毒性、持久性、难降解性等特点，所以当人类活动导致的大量含有重金 属的污染物进入水环境中, 不但会造成重大的经济损失, 还对生态系统和人类健康产生重大危害。我国的各大江河湖库普遍受到不同程度的重金属污染, 黄河、 淮河、辽河、松花江等十大流域，重金属超标断面的污染程度均为劣Ⅴ类，其底质的污染率高达 80.1%，而且已严重影响水体的质量[2]。长三角地区工业场地污染十分严重，杭州某厂区污染土壤中 Zn 高达 606mg/kg、Pb 含量高达 242mg/kg、 Cu 含量达 104.5mg/kg[3]。在环太湖诸河口表层沉积物中主要是 Cd、Cu 和 Zn 的超标污染[4]。重金属废水来源广、水量大，主要是来自矿山坑内排水、废石场淋滤水、选矿场尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗废水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水及电解、农药、医药、油漆和染料等各种工业废水。
此外，固体废物堆放和不合理填埋及农业化肥农药的施用也是环境中重金属污染的重要来源之一[5]。重金属离子进入环境后不像有机污染物那样能被微生物降解，其会通过形态或价态变化在生态环境中不断迁移转化，不仅对水生生物构成威胁，而且会在动物，植物逐渐富集到较高浓度，通过食物链危害到人类的健康和生态安全。典型的重金属污染包括铜、铅、汞、镉、镍等不同形态在较低浓度（0.001～0.1 mg/L）时就表现出极高的毒性[6]，过量的铜的摄取会妨碍植物对二价铁的吸收和转运，阻碍 NH4 向谷氨酸转化，造成 NH4 的积累，从而对根部造成严重损伤，且可溶性铜盐都有毒，铜离子能使蛋白质变性，过多的铜离子进入体内会引起恶心、呕吐、腹痛、生理功能异常等症状[7]；铅主要通过人体的呼吸系统、消化系统或者皮肤直接进入人体, 并一直沉淀在体内, 对人体的神经、造血、消化、肝、肾及心血管系统造成严重的损坏[8]；镉具有较强的致癌、致畸和致突变作用，通过呼吸道和消化道侵入人体，干扰锌蛋白酶的功能，诱发糖尿病甚至癌症[9]。另一方面，铜、铅等重金属大量残存于冶金、电子、采矿等工业废水中, 含铜废水主要包括铜粉洗涤废水、电镀废水和印刷电路板生产过程的碱氨蚀刻废液等，将此类高浓度重金属废水进行有效的去除回收不仅降低环境危害、保护生态安全，还能回收重金属及再生水资源，产生可观的经济效益[10]。因此，重视重金属废水综合利用，消除或削减污染，提高水的回用率，不断完善和开发废水处理新技术是重金属废水治理的发展趋势。
1.2抗生素污染现状
抗生素是动物、植物及微生物在其新陈代谢及生命过程中产生的化合物，抗生素自被发现并用于临床医疗行业以来，在治疗感染性疾病方面发挥了不可替代的作用，保障了无数人的生命与健康安全，为人类更好的生存提供了保障。水环境中抗生素的主要污染来源有医用抗生素、畜用抗生素、水产养殖业用抗生素、制药工业废水中的抗生素等。其中，医用、畜用和水产养殖业用抗生素大部分是以原形态随人和动物的排泄物进入自然水体中。而至于抗生素在工业废水，在其制药过程中，废液往往会有抗生素的残留，通常会产生含有难降解生物毒性物质的废水，会对废水生化等后续处理中的微生物产生一定的抑制作用，使得该种废水难以降解[11]。
在日常生活中，抗生素会大量残留在我们日常生活的环境中，首先会对动植物和微生物产生一定的毒性，这种毒性效应会通过迁移与转化等作用，进入到人类的饮用水和食物中，会威胁人类的生命安全与健康，是一种潜在的风险。也有其他研究结果表明，如果我们一直滥用抗生素会，会诱导细菌产生抗性基因，对生态环境与生态系统造成一定的基因污染，构成严重的威胁[12]。抗生素在环境中对微生物、动物、植物都存在毒性效应，但是强度不尽相同。在制造抗生素的工业生产中，产生的工业废水通常含有难生物降解的毒性物质，会对废水处理中的微生物产生一定的抑制作用，最终影响污水处理的效果。以畜用抗生素为例，常见的用于畜牧业抗生素主要有氨基糖苷类、四环素类、大环内酯类、beta;-内酰胺类和其他类抗生素。这些抗生素的作用机制不尽相同，但其潜在的危害都是巨大的：破坏动物体内原有的微生物的生态平衡；诱导耐药性细菌的产生，并由此引发整个生态系统平衡的破坏；通过食物链、食物网和饮用水进入到人体，对人类健康构成一定的威胁[13]。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
