污水处理工艺中典型抗生素和抗生素抗性基因的去除研究进展

孙靖雯¹，谢雨伶²，董宏威¹，王 卉¹，陈奥夕²，吴 鑫²，刘昆钰²，刘翠云^2*

(1.南京水务集团有限公司排水水质监测中心，江苏 南京 210037;2.南京工业大学 城市建设学院，江苏 南京 211816)

审稿人推荐语1

《污水处理工艺中典型抗生素和抗生素抗性基因的去除研究进展》一文聚焦当前环境工程领域的关键挑战——新污染物治理，系统综述了污水处理厂中抗生素(如磺胺类、喹诺酮类)以及抗生素抗性基因(ARGs)的迁移转化规律与去除机制，具有显著的学术价值与行业指导意义。

该研究紧扣我国新污染物治理的迫切需求，相关结论可为修订污水处理排放标准、开发靶向去除技术(如膜过滤强化、污泥热解控制ARGs等)提供直接参考。研究团队依托国家自然科学基金与企业创新项目开展相关工作，成果兼具学术严谨性与工程实用性，能够为环境管理部门制定风险管控政策提供科学依据。

该综述数据翔实、逻辑清晰，不仅填补了不同区域污水处理系统中抗生素与ARGs去除效能对比的研究空白，更从“水-泥协同治理”视角出发，推动了新污染物管控从末端削减向全过程防控的转变，适宜作为水处理领域科研与实践的重要参考文献。

审稿人：万骏，武汉纺织大学资源与环境学院，副教授。

审稿人推荐语2

随着新污染物防治被纳入国家战略，抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)在环境中的迁移转化问题已成为学术界与产业界共同关注的焦点。污水处理厂作为城市有机污染物的汇集点，既是阻断ARGs进入自然水循环的关键屏障，也可能因其复杂的微生物环境成为抗性基因扩散的潜在“孵化器”。该综述在学术针对性与工程指导性方面均具有突出价值：

核心价值与创新：文章立足“水-泥”全过程视角，突破了以往研究多集中于水相去除的局限，系统梳理了典型抗生素在污泥相中的残留现状;深入剖析了喹诺酮类与四环素类抗生素易向污泥转移的化学机制，明确了污泥作为ARGs“重要储存库”所带来的环境风险，为污泥安全处置提供了关键理论依据。

工艺性能横向对比：文章详细比较了氧化沟、A/A/O、MBR等主流工艺对不同类别ARGs的去除率。特别指出MBR工艺凭借超长污泥停留时间(SRT)和膜过滤的物理拦截作用，在协同去除抗性基因方面具有显著优势，这为现有污水厂的工艺优化与提标改造提供了可靠的数据支持。

行业前瞻视角：文章提出了通过调控优化常规生物处理工艺参数以提升抗生素与ARGs去除效率的建议，并建议加强基于污染物特性的深度处理工艺的开发与应用。该文章不仅停留在机理研究层面，更直击工程实践中的痛点问题。

审稿人：李鹏，北京恩菲环保股份有限公司，正高级工程师。

内容简介

1 引言

污水处理厂是抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)重要的“源”和“汇”，然而现有的大多数污水处理工艺对去除抗生素和ARGs的能力有限。笔者总结了目前常见污水处理工艺中抗生素和ARGs的去除及残留现状，可用于评估污水处理厂中抗生素和ARGs残留带来的环境安全风险。

抗生素种类繁多，其中大环内酯类、磺胺类、甲氧苄啶类和喹诺酮类是污水处理系统进出水中检出率最高、含量最丰富的类别，其次是四环素类、β-内酰胺类和林可霉素类。即使是低剂量的抗生素长期存在于环境中，也可能通过改变酶的活性、代谢碳源等方式诱导微生物产生ARGs。由于ARGs兼具“可复制或传播”的生物特性和“不易消亡或环境持久”的物理化学特性，可在生物体内长久而持续地传播，因此成为环境中的新兴污染物。与自然环境相比，污水处理系统表现出更复杂的物理化学和生物反应以及更频繁的ARGs水平基因转移，因此抗生素和ARGs在污水处理过程中的去除和去向引起了广泛的关注。

2 污水处理厂抗生素的去除效果和残留现状

传统污水处理厂中的二级生物处理对抗生素的去除发挥了主要作用，如水解、吸附和生物降解等，其中活性污泥的吸附作用和生物降解是去除抗生素的两条重要途径。然而，不同污水处理厂对抗生素的去除效果差异很大，表1总结了典型抗生素在不同污水处理工艺中的去除率。

从表1可看出，不同国家和地区抗生素的进、出水质量浓度存在很大差异，多数污水处理厂中抗生素进水质量浓度在1～1 000 ng/L之间。总体而言，磺胺类(SMZ、SD)和喹诺酮类(NOR、OFL)抗生素去除率较高，在多数处理工艺中可达到55%～100%，而四环素类(TC)和大环内酯类(ROX)抗生素去除率较低，ROX甚至出现了增加的情况。这主要受其物理化学性质影响，例如溶解度、解离常数、分配系数、形态和疏水性。生物污泥对喹诺酮类抗生素具有很高的吸附潜力，分配系数(K_d)>500 L/kg MLSS，因此它们在系统中具有较高的去除率。

不同处理工艺中，MBR工艺对抗生素的去除效果最好，MBR工艺具有更长的污泥停留时间(SRT)、更小的污泥絮凝体和更高的生物量浓度，为抗生素的吸附和生物降解提供了有利条件。主要依靠吸附作用去除的喹诺酮类抗生素，和依靠生物降解去除的磺胺类抗生素在MBR工艺中的去除率都达到了85%～95%。NOR和OFL在A/A/O工艺中的去除效果较差，ROX在生物滤池中的去除效果较差。即使是同一处理工艺，受进水抗生素质量浓度和运行参数的影响，对抗生素的去除效果也不一定相同。

由生物处理叠加消毒环节(氯消毒、紫外消毒)对抗生素的去除效果可知，消毒对抗生素的去除没有表现出明显的贡献。氯消毒的氧化和紫外线的光解过程通常不会导致抗生素的大量去除。

不同污水处理工艺的污泥中，不同抗生素残留也存在差异。磺胺类抗生素在污泥中几乎不存在，大环内酯类抗生素在污泥中的含量相对较小，而喹诺酮类和四环素类抗生素在污泥中表现出较高的残留。

3 污水处理厂典型ARGs的去除效果和残留现状

抗生素在污水处理系统中的存在将诱导ARGs的产生和传播。目前，污水处理厂进、出水中，磺胺类、四环素类、大环内酯类等ARGs较为常见，特别是β-内酰胺类(blaTEM)、大环内酯类(ermA、ermF)、磺胺类(sul1)、四环素类(tetM、tetQ)、喹诺酮类(qnrS)ARGs和Ⅰ类整合子(intl1)被普遍检测出。ARGs在污水处理厂中的分布和相对丰度的变化取决于所采用的处理工艺和运行条件，主要通过二级和三级处理单元进行有效去除。表2总结了典型ARGs在不同污水处理工艺中的去除效果和残留现状。

总体而言，进水中磺胺类、四环素类ARGs丰度高于β-内酰胺类、大环内酯类和喹诺酮类ARGs。经处理后，污水中ARGs丰度由进水中约10⁴～10⁸copies/mL下降至出水中约10²～10⁶copies/mL，出水中ARGs丰度依然较高。污水处理厂对磺胺类和四环素类ARGs去除量较高，常规的活性污泥法和A/A/O工艺对这两类ARGs的去除量可达1～5个数量级，而对大环内酯类和喹诺酮类ARGs的去除量较低。不同类型ARGs的去除效果不同，其取决于相应抗生素的利用、宿主范围、持久性能力、主导耐药机制等。不同处理工艺对ARGs的去除效果也存在差异，不仅与活性污泥中微生物有关，温度等环境因素以及混合液悬浮固体浓度、溶解氧浓度和SRT等工艺条件也会影响ARGs的去除效果。污水处理厂常用的三级处理技术，如MBR和氯消毒，都能进一步去除ARGs，去除量可提高1～2个数量级。

一般来说，传统生物处理工艺对ARGs的去除途径主要是活性污泥的吸附，而后通过固液分离去除。因此，污泥向环境中排放的ARGs量通常高于污水处理厂的出水，污泥中ARGs丰度达到10⁵～10¹¹copies/g。其中磺胺类ARGs丰度较高，约为10¹⁰～10¹¹copies/g，喹诺酮类ARGs丰度较低。污泥的外运和处置如果处理不当，会增加ARGs的暴露风险，因此，合适的污泥处理和处置对降低ARGs在下游环境中的潜在风险至关重要。

4 结论与展望

污水处理厂作为抗生素污染的主要点源，其中抗生素和ARGs类污染物的监测、去除和去向受到了广泛关注。常规生物处理工艺对抗生素的去除主要依靠物理吸附和生物降解作用，但受到处理工艺和抗生素自身特性的影响，不同类别抗生素、不同处理工艺的去除效果差异较大。常见抗生素中，磺胺类和喹诺酮类抗生素的去除率较高，在多数处理工艺中去除率可达到55%～100%。常规生物处理工艺对ARGs的去除不容乐观，但叠加消毒环节对削减出水中ARGs有一定效果。整体上，污水处理厂出水中ARGs丰度仍较高，且系统剩余污泥中ARGs丰度比较高，说明ARGs会在污泥中富集。

虽然常规生物处理工艺去除抗生素和ARGs的能力有限，但通过调整处理工艺的运行参数，如适当提高HRT和SRT，对于强化抗生素和ARGs的去除有一定效果。在常用的深度处理工艺中，MBR工艺由于具有良好的膜过滤性能、更长的污泥停留时间和更高的生物量浓度等，对抗生素和ARGs去除性能较好。除此之外，建议加强对各种消毒、活性炭吸附和高级氧化等深度处理工艺的开发和应用，以应对ARGs的污染。同时，未来的研究应聚焦于优化污泥的处理和处置过程，控制并追踪污泥中ARGs的传播风险。

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链接：file.bmrb.com.cn/file/upload/2026/01/06/1767668448945.pdf

引文格式

孙静雯，谢雨伶，董宏威，等. 污水处理工艺中典型抗生素和抗生素抗性基因的去除研究进展[J]. 市政技术，2025，43(2)：154-160，222.(SUN J W，XIE Y L，DONG H W，et al. Research progress on the removal of typical antibiotics and antibiotic resistance genes in wastewater treatment processes[J]. Journal of municipal technology，2025，43(2)：154-160，222.)

发表期次

2025年第2期，P154-160，222