终端净水设备中抗生素、抗性基因和抗性菌的污染特征

作     者：程胜梓 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：翟洪艳;张彦

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：净水设备 抗生素 抗生素抗性基因 抗性菌 饮用水 

摘      要：自来水中存在的新型污染物(EOPs)正在悄然危害人类健康,例如抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)由于其不容忽视的健康风险备受关注。随着饮水安全逐渐受到人们关注,家庭内或公共场所的终端净水设备与日俱增。抗生素和ARGs在饮用水系统中被广泛检出,但其在终端净水设备中的去除效果鲜有报道。本文以终端净水设备作为研究对象,研究其在有效使用期内对氯、总有机碳(TOC)、三卤甲烷(THMs)、抗生素和ARGs的去除特征,研究使用过的滤芯上微生物和抗性细菌(ARB)的污染特征;调研天津市四台高校公用净水设备对以上水质指标的净化效果和相关的健康风险。家用净水器包括五级滤芯(PP棉)-颗粒活性炭滤芯(GAC)-压缩活性炭滤芯(CTC)-中空纤维超滤膜滤芯(UF)-后置抑菌颗粒活性炭滤芯(ATAC)。家用净水器对总氯的去除从使用1～2个月的80.0%～90.0%降低至50.0%～60.0%(5～7个月);对TOC的去除从1～2个月的45.0%降至35.0%(5～7个月);对THMs的去除从第1～2个月的75.0%～80.0%降至35.0%～40.0%(7个月)。净水设备在使用的前3个月对大环内酯类抗生素(阿奇霉素、红霉素和罗红霉素)分别从35.7%增至56.1%、从6.2%增至10.7%、从50.0%增至80.0%;在第4个月除PP棉外,其他滤芯对抗生素均无去除作用。使用1～3个月净水器五级滤芯均能显著去除ARGs(0.71～2.43 log);3～4个月后GAC、CTC和ATAC出水出现ARGs升高的现象。UF使用1～7个月内对ARGs削减率为0.45～1.62log,是去除ARGs的核心部件。净水器滤芯中共筛选鉴定出6株抗性菌,属于芽孢杆菌属、微杆菌属、假单胞菌属和细杆菌属;属于滤芯微生物群落中丰度较高的厚壁菌门和变形菌门。在天津市四台高校公用净水器的调研中,TOC和总氯的去除率(10～12月份)分别为60.0%～70.0%和25.0%～35.0%;一台超滤净水器对THMs的去除率低于20.0%,其余三台反渗透净水器对THMs的去除率为20.0%～60.0%;4类10种抗生素均可被净水器有效去除(42.0%～77.0%),但磺胺二甲基嘧啶和磺胺甲恶唑出水浓度均高于进水浓度;8种ARGs的绝对丰度去除的log值从1.30～3.28 log降低至0.15～1.22 log。