后湖3#楼建筑给排水设计外文翻译资料

Review on fate and mechanism of removal of pharmaceutical pollutants from wastewater using biological approach

Bhagyashree Tiwari ^a, Balasubramanian Sellamuthu ^b, Yassine Ouarda ^a, Patrick Drogui ^a,

Rajeshwar D. Tyagi ^a,uArr;, Gerardo Buelna ^c

^a INRS Eau, Terre et Environnement, Queacute;bec (Queacute;bec), Canada ^b INRS Institut Armand-Frappier, Laval (Queacute;bec), Canada

^c Centre de Recherche Industrielle du Queacute;bec (CRIQ), Queacute;bec (Queacute;bec), Canada

Contents

1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. Pharmaceutical contaminants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1. Antibiotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Corresponding author.

E-mail address: Rd.tyagi@ete.inrs.ca (R.D. Tyagi).

http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.042 0960-8524/ 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.

2.2. Therapeutic hormones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.3. Analgesic pharmaceuticals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.4. By-product and metabolites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Conventional activated sludge process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Membrane bioreactor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
   1. Biological activated carbon coupled MBR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3. Microbial community structure and composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Factors influencing the fate of pharmaceutical pollutant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5. Removal mechanisms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
   1. Biological degradation of pharmaceutical compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6. Future recommendations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Acknowledgement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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   生物资源技术224(2017)1–1

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   药物污染物去除的命运和机理综述

   用生物方法从废水中提取

   杰拉尔多·布埃勒纳·拉杰什瓦尔·泰吉·a,uArr;

   加拿大魁北克省地球和环境Terre奥

   加拿大魁北克省魁北克工业研究中心

   亮点

   水生生物中的药物残留

   环境造成生态毒性。

   铸造过程在去除方面效率不高

   药物残留物。

   膜生物反应器工艺将是一个有前途的

   去除这些微小颗粒的技术

   污染物。

   重水生产厂宏基因组学研究将

   帮助开发优化的

   膜生物反应器工艺。

   图形摘要

   制药废料

   废水处理厂

   排放废物

   生态毒性与抗生素耐药性发展

   文章	绪论		摘要
   文章历史: 2016年9月18日收到 2016年11月8日收到修订表格 2016年11月11日接受，2016年11月15日在线提供 关键词: 药物 废水处理厂 生态毒性 命运		由于医学领域的研究进展和发现，维持并提供了更好的人类健康和更安全的生活，这导致对药物化合物生产的高需求，同时伴随着人口的增加。这些药物(生物活性)化合物没有被身体完全代谢，并在废水中排出。这种微污染物在污水处理厂运行期间保持不变，并通过排放处理过的水进入接收环境。由于药物化合物潜在的生态毒性，它们在地表水和地下水中的持久性成为一个主要问题。药物(正在出现的微污染物)会恶化水质，并对生物产生毒性作用。因此，从过去20年开始，人们对药物残留的发生、影响和从环境中去除进行了大量的研究。本文综述了生物处理过程中药物化合物的去向和去除。 2016爱思唯尔有限公司保留所有权利。

   内容

   1.导言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2.药物污染物。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2.1. 抗生素

   相应的作者。

   电子邮件地址:Rd.tyagi@ete.inrs.ca (R.D. Tyagi)。

   http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.042 0960-8524/2016爱思唯尔有限公司保留所有权利。

   2.2. 治疗药剂荷尔蒙。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

   2.3.止痛计制药公司。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

   2.4. 副产品和代谢物。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

   传统活性污泥法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

   膜生物反应器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5

   生物活性炭耦合膜生物反应器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6

   微生物群落结构和组成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6

   影响药物污染物去向的因素。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8

   移除机制。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8

   药物化合物的生物降解。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9

   未来的建议。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9

   结论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10致谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10

   介绍

   药物是生物活性化合物，已知对人和动物有特定的作用方式。在19世纪初之前，天然化合物是治疗的主要来源。植物粗提物、灌木是草药，用于止痛、愈合伤口和治疗各种疾病。为了方便快捷地生产治疗产品，以满足第二次世界大战期间对药品的迫切需求，并且由于治疗植物产品专利的限制，制药公司将其研究重点放在开发治疗产品的合成类似物上。液体氯仿是19世纪晚期第一种用作麻醉剂的合成化合物。医学领域的进步促进了19世纪末和20世纪各种合成治疗化合物的发展，如萘、乙酰苯胺、阿司匹林、麻黄碱、胂芬胺(2005)。迄今为止，已经开发了数以千计的药品，而且由于需求的增长，数量还在继续增加。最近的一项研究报告称，在过去13年(2000-2013年)，经合组织(经合组织)成员国规定的抗高血压、降低胆固醇、抗糖尿病和抗抑郁药的日剂量增加了两倍(指标，2015年)。

   药物的大量消耗导致人们对观察其在环境中的存在感到担忧，因为这些治疗化合物的大部分不能被人体吸收和代谢，因此通过粪便和尿液排出，进入城市污水处理厂(WWTP)。药物废物的主要成分是抗生素、化疗产品、激素、止痛剂、退热剂和抗抑郁剂。许多研究表明，水生环境中存在各种药物。费兰多-克莱门特等人(2014年)证实，河水中抗癌药物他莫昔芬和环丙沙星的浓度范围分别为25–38纳克和7–103纳克L1。Kim等人(2014年)报告了WWTP膜生物反应器流出物中高浓度(gt; 500纳克L1)的克拉霉素、二甲双胍、阿替洛尔、卡马西平和甲氧苄啶的存在。抗生素、抗抑郁药、化疗产品、镇痛化合物、激素和脂质调节剂的环境浓度范围为0.04至6.3微克L1(琼斯等人，2001年)。

   环境中药物污染物的主要来源是制药工业、医院、动物排泄物、利用治疗化合物的研究活动以及环境中过期药物的排放(图1)。在各种来源中，医院是环境中药物释放的主要贡献者。医院的用水量将在400至1200升/床/天之间(高塔姆等人，，1995年；巴黎北部，1999年)。来自医院的流出物含有病原体、药物残留物及其代谢物、药物缀合物、放射性元素和其他化学物质。医院污水排入WWTP市区(即使是稀释的药物浓度)减少了WWTP有机污染物的生物降解过程(保罗和维斯特莱特，2006年)。在缺氧污泥处理过程中持续引入双氯芬酸会导致产气减少，并降低WWTP微生物群落的反硝化潜力(Ozdemir等人，2015年)。

   经处理的废水(含药物)从WWTP直接排放到自然水体，引起了人们对这些持久性(逃逸)化合物对水生生态系统的影响的关注。这些药物污染物在接收环境中的存在会对水生动植物造成干扰，并对人类健康构成风险。许多短期毒性研究报告说，药物分子对水生生物没有急性毒性作用，因为它们的浓度很低，但它们不断释放和暴露在水生生物群中会产生长期(慢性)影响。在实验室研究中，观察到雌激素在雄性青鳉(日本青鳉)中诱导卵黄发生，高雌激素水平会增加鱼类死亡率(Jukosky等人，2008年)。长期接触低浓度药物会导致水生生物物种特征和行为的变化。物种特征转变的一个众所周知的例子是，由于水生环境中雌激素的存在，雄性鱼类雌性化(格罗斯-索罗金等人，2005年)。暴露于度他雄胺会导致鱼类繁殖力下降，还会影响雄性和雌性鱼类的生殖功能(马尔吉奥塔-卡萨卢西等人，2013年)。Oaks等人(2004年)发现，亚洲秃鹫数量大幅下降是由于食物中含有兽药双氯芬酸，导致内脏痛风、肾衰竭和死亡。四环素浓度在10-100微克L1附近的出现导致围生动物(线虫、细菌和藻类)在围生动物溪流中数量较少(昆兰等人，2011年)。

   开展了许多关于去除药物残留的研究。WWTP使用生物方法去除这些化合物的主要机制是常规活性污泥处理、膜生物反应器、附着生长膜生物反应器、人工湿地、藻类光生物反应器和稳定塘(费尔南德斯等人，2015年；Kruglova等人，2016年；Krustok等人，2016年；赵等人，2015年)。本文对传统活性污泥法和膜生物反应器技术中药物污染物的去向和去除进行了综述和讨论。还讨论了微生物群落结构和组成在WWTP的作用。

   药物污染物

   图1。环境中药物残留的来源和进入途径。

   药物被广泛用于预防和治疗人类疾病以及用作兽药。由于这些生物活性化学品的持久性和对水生生态系统的潜在有害影响，它们被视为新出现的污染物。这些难降解的新兴污染物(镇痛药、消炎药、抗癫痫药和抗生素)大多属于内分泌干扰物类，它们以低浓度持续进入水生环境。即使在低浓度下，它们仍然活跃，水质恶化，并对生态系统和人类健康产生不利影响。水生环境中最普遍和最持久的药物产品概述如下。

   抗生素

   自上个十年以来，全球抗生素的消费和使用增加了30%以上，即大约500亿至700亿标准单位(Gelbrand等人，2015年)。抗生素通常被认为是假持久性化合物，因为它在环境和存在中不断引入。抗生素的出现和释放容易引起特别关注，因为它们被设计用于杀死和抑制微生物的生长，因此，它们将阻碍有益微生物在WWTP操作中的活性并参与它们的去除。此外，由于持续暴露于抗生素，居住在废水中的微生物群落比其他微生物群落更容易形成耐药机制。在未经处理的废水中检测到大量抗生素化合物的存在，包括水相和固相。磺胺类、大环内酯类和氟喹诺酮类抗生素普遍存在于地表水和废水中。Yan等人(2013年)在地表水中观察到五组抗生素(氯霉素、磺酰胺、氟喹诺酮、四环素和大环内酯)，浓度范围为0.05-23.5纳克L1。四环素类通常用作广谱抗生素(4-表四氯化萘)，在未经处理和经处理的废水中均观察到浓度在80至110纳克L1之间(金等人，2014年)。四环素和氟喹诺酮抗生素的成员与金属阳离子共轭，存在于废水中，形成更复杂的化合物，并在污水污泥中变得更加丰富。总的来说，抗生素在水体中的出现和持续存在令人担忧，因为人体消耗的抗生素约90%通过尿液和粪便排出。

   治疗激素

   治疗激素是动物或植物天然激素的合成类似物，其影响内分泌系统并对人和动物的健康产生影响。环境中最常见的激素是雌激素。一种合成雌激素类固醇，用作节育剂和雌激素替代疗法。因此雌激素及其代谢物成为一类丰富的新兴药物污染物。17b乙炔雌二醇的代谢物雌酮(E1)是对水生生物产生影响的最强有力的内分泌干扰物之一。它们在河流环境中的存在会对非目标生物造成不利的生殖和发育影响(格罗斯索罗金等人，2005年)。Baronti等人(2000年)报告说，妇女每天排泄10-100微克雌激素，怀孕期间的排泄量增加到30毫克。雌酮和17 B-雌二醇的人类平均排泄量分别为10.5微克第1天和6.6微克第1天(约翰逊和威廉姆斯，2004年)。几项研究证实，在城市污水处理厂的流入和流出液中，雌激素的浓度分别为5至188纳克/升和0.3至12.6纳克/升(Joss等人，2004年)。菲克等人(2015年)报告称，与母体化合物17 b-雌二醇相比，WWTP污水中

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   资料编号：[1106]

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