抗生素污染的全球性挑战:污水处理的角色与局限

摘要:以至于到1945年青霉素问世仅仅两年后,从尿液中回收青霉素的技术就诞生了,这项技术当时的开发难度非常高,但是因为人体对青霉素分解利用不够充分,没办法将尿液中的大量青霉素浪费掉。

“要想疾病不缠身,抗生素吃一生”这是不少人都听过的民间谚语,但是自1943年青霉素问世起,科学家们就为了人类发明了越来越多种类的抗生素。

但是随着20世纪40年代青霉素被广泛应用于临床,如今已经有60多个种类的青霉素被发明出来,但是人们对青霉素的需求却日益增长。

以至于到1945年青霉素问世仅仅两年后,从尿液中回收青霉素的技术就诞生了,这项技术当时的开发难度非常高,但是因为人体对青霉素分解利用不够充分,没办法将尿液中的大量青霉素浪费掉。

直到近代仍然有科研团队致力于清除尿液中的青霉素,这从侧面反映出一方面人们对抗生素的需求量大,另一方面则是科学家们还不能将研发出来的新型抗生素充分利用起来。

可以说抗生素不仅在医药领域发挥着不可估量的作用,其巨大的使用量也成了对环境影响极大的因素。

最开始的时候人类使用的抗生素数量较少,但随着临床医疗技术的不断进步,尤其是感染性疾病治疗技术不断完善,全面抗菌技术的逐步推广,使得全球抗生素的使用量大幅度提高。

根据世界卫生组织WHO提供的数据,从2000年到2015年这十五年间全球抗生素使用量竟达到了65%的增长速度,并且预测到2030年全球抗生素使用量还将增长200%。

总的来说,全球对抗生素的使用情况进行进行详细分析,主要分为医院、农业和人类生活等这三个主要方面。

1.医院用药:医院是抗生素的重要消费领域。

主要是基础医疗条件相对落后的国家,在医院感染性疾病方面的比例大幅度提升。

二级医院都普遍存在着滥用广谱抗生素的问题,在发达国家则是因为对细菌耐药性的研究还未普及,其中由于医院用药不当造成导致耐药性细菌产生更是层出不穷。

2.农业养殖:除了临床上需要用到大量抗生素外,在农业养殖上对于抗生素所花费的数量就更大了。

2017年的统计结果显示全世界总共消耗的约500亿千克抗生素药物中,仅有足足一半用于动物。

而农业养殖业用抗生素以预防动物招致疾病为主,其用量还不包括用于食品生产过程中兽用抗生素。

并且其中80%用于牲畜养殖,其余20%用于水产业,主要是欧美国家。

在这些国家农业养殖上所使用的抗生素数量可见一斑。

3.人类生活:目前在亚洲地区抗生素使用量最大的国家是印度,而印度人群中一个非常严重的问题就是对处方药不规范地随意流通,这使得市面上有大量假冒伪劣的假药,主要是为了牟取暴利随意添加了其他功效成分的药物。

这些药物本身并没有经过有效验证就随意出售,且其中添加的成分可能会与混合药物发生化学反应,从而产生新的药物成分、或者说没有效果使人拖延病情甚至加重病情,最终导致人们不得不频繁服药,最终使得耐药性细菌在受影响的人群中迅速增加,并成为其主要传播因素。

现如今污水处理厂几乎是每个工厂、矿矿及城市污水排放的一道必要程序,因为污水污物中含有各种各样污染物,如果直接排入自然环境中可能会造成严重污染或生态灾难,因此污水处理厂可以在一定程度上降低污水污物对自然环境造成的污染程度。

但问题是污水处理厂本身却成为了培养耐药性细菌的温床!

先了解一下污水处理原理,在污水排入污水处理厂后会先经过沉淀过滤去除污水“大块头”的物质,其中包含着污物中的一部分细菌,因此除了需要定期清理沉淀下来的残渣污物外,也需要定期清理曝气池沉淀下来的污泥,这些残渣污物中所包含的大部分细菌被清理走了。

但也会有剩下少部分细菌附着在污泥上,可以说经过初步过滤后,污水中细菌浓度大大降低,但随后被分为两种去向:一种流入稳定化池,另一种流入好氧消化池。

其中流入好氧消化池的污泥里含有大量待分解消化有机质,细菌在有氧条件下会加快完成新陈代谢,其中还伴随有机质分解产生热量,这就为下个污泥处理工序起到了加速作用。

因为高温能够加速细胞分裂,同时还能使大部分病原体在高温作用下死亡,使繁殖后代时不会扩散病原体,这种高温堆肥作业过程也被称为好氧堆肥化过程。

而流入稳定化池中的污泥所需时间比较长,需要等待几个月甚至数年,这样长时间做饭不适合好氧条件下禁需大量补氧,因此被称为厌氧消化,也就是用有机质发酵作为能量来源。

厌氧消化也能达到让病原体死亡并使有机质转化为能量源的目的,但相比好氧堆肥化过程要求耐受性较高,需要保证密闭状态,在高压条件下完成工作,而产物则用作肥料进行使用或出售。

前面提到经过初步过滤后诶污水中的细菌浓度减少,但没想到在后面两个剩余处理工序中,污水中的细菌浓度竟然比没处理过的污水更高!

这就导致无论是排入江河湖海还是作为灌溉用水排入农业耕地,都危害到生态环境和公共健康,还造成耐药基因在动物和植物中的蔓延!

因此专家们建议应该升级污水处理工艺,以应对现代社会日益增加的药物残留和耐药性基因污染问题。

虽然抗生素是一项伟大的发明,使得人类战胜了几十种传奇性治疗困难疾病,可以说拯救了无数性命,但其自身的问题正在逐步滋生,尤其是耐药性细菌,被认为将引发下一场重大公共健康危机,因为它们不会听从支配,有极高概率导致人类重新回到医学落后的年代。

尽管公共部门机构已经意识到这个问题,并针对其提供了一系列应对措施,但是要想真正解决这一“定时炸弹”,需要联合国际、国内组织和私营部门让世界各国都能参加其中形成一个反抗儿童方案,在此基础上共同研究如何降低农业和医疗行业中抗生素使用比例,并积极寻找和研发新的治疗手段来取代一些被耐药性细菌攻克的旧疗法。

但即便这些新研发的新疗法问世,也应该制定合理标准严格控制新疗法中任何已知引起耐药性细菌产生的新成分与其他成分之间混合使用的方法,以防产生新的新的耐药性细菌。

同时还需要建立全球统一标准,让世界各国都能参与其中,不同地区不同国家之间还应该兼顾国情之间差异制定合理政策,以便更好的控制和管理抗生素使用情况。

最终目标则是杜绝不必要的处方,尤其是在基础医疗条件尚未成熟且公众法律意识较落后的国家,以防因滥用处方加重耐药性细菌传播程度。

同时还需要探索使用人工智能技术来优化排放水中残留物去除过程,以提高去除效率,并且减少招致新耐药性细菌产生物质产生。

来源:能怎样i

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