李舒涵, 楊紅薇,鄭雨蒙,張啟文

(西南交通大學環(huán)境實驗室, 成都 611756)

1 引 言

抗生素污染問題正日益受到重視。越來越多不同濃度的抗生素在環(huán)境介質中被檢測出，如Ginebreda A[1]等人在西班牙某污水處理廠下游河道中檢測出了0.01～1.00 ug/L的磺胺甲惡唑、紅霉素及氧氟沙星等29種抗生素；張瑞杰[2]等人在萊州灣及其主要入海河流檢測出了99.00～120.00 ng/L的喹諾酮類抗生素；葉計朋[3]等人在珠三角流域檢測出了氧氟沙星、諾氟沙星、磺胺甲惡唑和紅霉素等8種抗生素，其中紅霉素和磺胺甲惡唑的最高檢出濃度分別達1 340.00 ng/L和880.00 ng/L。

抗生素屬于痕量有機污染物，具有濃度低、危害大、部分難降解等特點，近年來，學者們正從各個角度探索其可靠有效的去除方法，如活性炭吸附、膜處理、高級氧化、土壤滲濾等[4]。其中活性炭吸附和膜處理主要是實現(xiàn)分離，并沒有真正的去除抗生素；而高級氧化雖然可以實現(xiàn)抗生素的去除，但在氧化過程中可能會產生毒性更強的中間產物，因此該方法還處于不斷的研究中[5]。而土壤滲濾系統(tǒng)有機結合了吸附、生物降解、水解、光解等作用，既可以實現(xiàn)對大多數(shù)抗生素的有效去除，又具有成本低、操作簡單等優(yōu)點[6]。Amy[7]的研究表明，污水處理廠出水中的抗生素在經土壤滲濾系統(tǒng)的進一步處理后，抗生素的含量能降低50.00%～75.00%。這顯示出滲濾系統(tǒng)處理抗生素的美好應用前景。因此，本文擬針對國內外已有的相關研究進行綜述，旨在為SAT系統(tǒng)在抗生素處理中的應用推廣提供提供進一步的研究參考。

2 SAT系統(tǒng)簡介

土壤滲濾系統(tǒng)(Soil aquifer treatment system, SAT系統(tǒng))是20世紀60年代由日本學者新見正開發(fā)的一種淺層土壤處理系統(tǒng)[8-9]。SAT系統(tǒng)突破了污水深度(三級)處理系統(tǒng)的局限，具有運行費用低、基建投資少、操作簡單等優(yōu)點，在日本、美國、澳大利亞等國家應用廣泛，并取得了良好處理效果[10]。SAT系統(tǒng)結構[11]如下圖。

由右圖不難理解，傳統(tǒng)有機污染物的去除在SAT系統(tǒng)中主要包括吸附、生物降解和化學轉化。污染物進入系統(tǒng)后，首先被吸附截留下來，然后通過生物氧化作用得降解，研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)有機物在SAT系統(tǒng)中的去除率達90.00%。

圖 SAT系統(tǒng)剖面圖Fig. The profile of SAT system

3 SAT系統(tǒng)對抗生素處理效果

常用抗生素一般可以分為五大類，分別為磺胺類、大環(huán)內脂類、喹諾酮類、β-內酰胺類及四環(huán)素類，這些抗生素結構不同、性質各異，在SAT系統(tǒng)中的去除機理及效果也不完全相同，但有研究表明SAT系統(tǒng)不僅對水體中多種抗生素都有較好的去除效果，且該系統(tǒng)對不同濃度的抗生素也都有較好的去除效果，詳見表1。

表1 現(xiàn)有文獻中滲濾系統(tǒng)去除抗生素的種類及效果Tab.1 Types and effects of antibiotics removed by percolation system in existing literature (mg/L)

續(xù)表1

抗生素種類抗生素濃度試驗或采樣條件最優(yōu)出水水質或去除率參考文獻紅霉素0.02～0.13現(xiàn)場調查:針對實際二級生化出水,調查了法國Angerville SAT系統(tǒng)在去除12種有機微污染物方面的表現(xiàn)。紅霉素能被完全去除。M. Hernández[17]等2012磺胺甲惡唑0.00～350.00現(xiàn)場調查:在位于塞薩洛尼基(希臘)污水處理廠以北的測試場地進行滲透實驗,針對二級生化出水,調查了包括磺胺甲惡唑在內的16種具有不同傳輸特性的新型有機污染物。在監(jiān)測井中,磺胺甲惡唑濃度甚至超過了在池塘中觀察到的濃度。Hang Thuy Thi Nham[18]等2015磺胺甲惡唑0.23～10.00柱體試驗:設試驗柱模擬岸邊過濾系統(tǒng)中磺胺甲惡唑降解,模擬柱高200.00cm,直徑15.50cm,填有0.70～1.20mm的石英砂;連續(xù)流0.13 m/d,以湖水為進水;溫度10.00～12.00℃,水力停留時間約14d;分別設置好氧、缺氧和厭氧條件。運行27個月后,好氧時磺胺甲惡唑去除率57.00%～95.00%,出水濃度0.23±0.06 μg/L;缺氧和厭氧為27.00%和51.00%,出水濃度2.80±0.85 μg/L和1.50±0.57 μg/LBaumgarten B[19]等紅霉素10.00柱體試驗:采用裝填哈工大校區(qū)土壤的2根高50.00cm、內徑10.00cm土壤柱串聯(lián)作為模擬柱,水力負荷約0.03 m/d,16h潤濕8h干燥,溫度25.00±0.5℃;進水為人工配水和污水處理廠二級出水進水為人工配水時,去除率達92.90%;進水為二級出水時,去除率降至64.70%Liangliang Wei[20]等三氯生10.00厚30.00cm、直徑2.50cm的砂柱,以上向流進人工配水,流速0.10 mL/min;水力負荷約0.29 m/d,連續(xù)進水。運行300d后,三氯生出水濃度低于進水濃度的5.00%,非生物柱中去除率為81.00%～87.00%。Onesios K M[21]等,2012含喹諾酮類、磺胺類、四環(huán)素類共15種抗生素23.00～769.00柱體試驗:設9個大小不等的模擬柱,以污水廠二級出水為進水,重力流進水。當水力停留時間為7d時,三類抗生素的去除率均能達80.00%以上。He [22]等,2016磺胺甲惡唑20.00柱體試驗:利用2個工程型SAT系統(tǒng)90d的模擬試驗來了解磺胺甲惡唑的生物降解。模擬柱高62.00cm,直徑4.50cm,填充受抗生素生產企業(yè)污染的土壤;以人工配水為進水,流速0.30 mL/min連續(xù)流,水力負荷約0.27 m/d。試驗柱運行90d,實現(xiàn)對2升配水/次,共19～20次循環(huán)處理后,出水磺胺甲惡唑濃度為0.08 mg/L,去除率達99.61%。Ashwinkumar P. Rudrashetti [12]等2017磺胺甲惡唑150.00～367.00現(xiàn)場調查:調查以色列Dan地區(qū)的Shafdan SAT,滲流區(qū)間歇自然通氣(1d滲透和兩d干燥),在土壤中的總保留時間為6～12個月。經生物過濾后,磺胺甲惡唑濃度有所增加。Anat Lakretz[23]等2017卡馬西平克拉霉素氟西汀磺胺甲惡唑1.00～2.00柱體試驗:高150.00cm,直徑35.00cm的2個不銹鋼柱,填充均質混合物(<0.50mm)和0.60 kg堆肥(<1.00 mm);取污水廠二級處理的出水為進水,額外加入1.00 ug/L的各種藥物;溫度24.00±2℃;試驗進行了56d,克拉霉素和氟西汀經柱體處理后未能檢出;磺胺甲惡唑和卡馬西平去除率達到70.00%以上,出水濃度低至200.00 ng/L。XMario Schaffer[24]等,2015

不僅濃度為ng/L的抗生素可被SAT系統(tǒng)有效去除，對于濃度達到mg/L的抗生素，SAT系統(tǒng)的去除效果也較好。典型的研究是印度學者Rudrashetti A P[12]用實驗室模擬柱處理濃度為20.00 mg/L的磺胺甲惡唑，控制水力負荷為mg/L，將系統(tǒng)出水進行多次回灌，直到磺胺甲惡唑被最大程度去除。第一次回灌后，磺胺甲惡唑出水濃度為14.08 mg/L，去除率為70.15%；第二次回灌后，磺胺甲惡唑出水濃度為3.38 mg/L，去除率為87.02%；第四次回灌后，磺胺甲惡唑出水濃度為0.48 mg/L，去除率為99.61%。相對于低濃度抗生素，高濃度抗生素更容易造成系統(tǒng)介質吸附飽和、微生物多樣性減少，但此時抗生素對生物群落的選擇性壓力更大，利于抗生素降解的微生物會迅速生長增殖成為優(yōu)勢群落， Rudrashetti A P通過宏基因組測序發(fā)現(xiàn)20.00 mg/L的磺胺甲惡唑進入系統(tǒng)時，硫氧菌會迅速富集降解磺胺甲惡唑。關于SAT處理高濃度抗生素的研究較少，但從目前的研究成果來看，高濃度抗生素在SAT系統(tǒng)中也可通過吸附和生物降解等作用被有效去除。

綜上所述，SAT系統(tǒng)可通過吸附和生物降解去除微克級或毫克級的抗生素，去除率最高可達90.00%以上。值得一提的是，雖然SAT已被證明是可高效處理抗生素的污水處理系統(tǒng)，但其仍是生物處理系統(tǒng)，對毒性強、難降解或遷移性較強的抗生素處理能力有限，如國內外都比較典型的抗生素磺胺甲惡唑等。為提高SAT對此類抗生素的去除能力，國內外學者又做了諸多嘗試，相關研究見下一節(jié)。

4 SAT系統(tǒng)處理抗生素的改進

前述研究表明，SAT系統(tǒng)不僅可以同時針對多種抗生素，也對不同濃度水平的抗生素具有較高且穩(wěn)定的持續(xù)去除效率，結合SAT系統(tǒng)本身運行成本極低的現(xiàn)狀，很多學者對進一步開發(fā)SAT系統(tǒng)對抗生素類痕量有機污染物的低成本、持續(xù)性去除潛力表現(xiàn)出極大的研究興趣，這些研究主要表現(xiàn)在(1)通過對系統(tǒng)填料的改進進一步降低出水抗生素濃度；(2)通過對系統(tǒng)運行參數(shù)的優(yōu)化進一步提高系統(tǒng)效率；(3)通過將SAT系統(tǒng)與其他工藝組合提高抗生素的整體去除效率和穩(wěn)定性。

4.1 對SAT系統(tǒng)填料的改進

填料既是系統(tǒng)的吸附介質，同時又是微生物生長繁殖的場所，是影響系統(tǒng)對抗生素處理效果最重要的因素之一[25]，本文總結了目前國內外關于SAT系統(tǒng)填料的相關研究，如表2所示。

分析表中提到的填料性質不難看出風化花崗巖土、粉質黏土、爐渣、生物炭等因具有較高的總有機碳、陽離子交換量、比表面積及孔隙率從而具備較強的吸附能力，將這類介質引入SAT系統(tǒng)，可有效提高系統(tǒng)對抗生素等痕量有機污染物的吸附效果。另一方面，抗生素在SAT系統(tǒng)中最終通過生物作用被降解去除，系統(tǒng)中穩(wěn)定且高效的生物膜的存在對抗生素的去除至關重要，陶粒和沸石因表面光滑、比表面積較大等特點而有利于微生物附著生長，所以常被用于強化SAT系統(tǒng)的生物降解作用。

總的來說，大多傳統(tǒng)的SAT系統(tǒng)是根據(jù)當?shù)氐牡刭|水文、土壤等條件進行建設，因此對其填料的改進可以采用添加覆蓋層或預過濾的措施的途徑來實現(xiàn)；另外，目前越來越多的人工構建的土地滲濾系統(tǒng)，如近10多年來在我國建設的大量CRI系統(tǒng)，多采用河沙做填料，若采用吸附性更好的填料進行改進是較為方便易行的。但針對系統(tǒng)中增加吸附性能更好的填料，以強化系統(tǒng)對抗生素等痕量污染物的去除效率的機理目前并不是十分明確，一般來說單一的吸附性能的增加只是短期效應，但多個試驗結果卻表明不僅是吸附性能得到了短期增強，而是整個系統(tǒng)的去除效果得到了改善，且有超過1年以上的持續(xù)性穩(wěn)定效果。這是因為吸附對生物作用的強化，還是吸附容量大而導致的，目前還沒有直接的證據(jù)說明，需要進一步的深入研究，以為進一步的系統(tǒng)潛能開發(fā)提供理論支撐。

表2 SAT系統(tǒng)填料改進Tab.2 The filler improvement of SAT system

續(xù)表2

填料填充及運行方式處理效果參考文獻粉煤灰和土壤上層25.00cm土壤,下層75.00cm土壤粉煤灰5∶1混合物,重力流進水(含10.00 μg/L磺胺甲惡唑和紅霉素人工配制二級出水),水力負荷約為0. 05 m/d運行60d后,對磺胺甲惡唑和紅霉素的去除率由對照土柱的72.04%、64.75%提高到79.16%、68.11%,出水濃度分別低至1.00～3.00 μg/L、2.00～4.00 μg/L秦可娜[14]等2012沸石、陶粒和爐渣沸石、陶粒、爐渣依次裝填,厚度均為15.00cm,從上部進含50.00～800.00 μg/L磺胺甲惡唑的模擬北京清河配水,水力負荷為0.20～0.50 m/d磺胺甲惡唑的總體去除率為92.3%,其中在沸石層、陶粒層、爐渣層的去除率分別為32.13%、24.24%和36.05%楊博[6]等2017采用黏土陶粒、火山巖改進由河沙、粉質黏土組成的填料上層15.00cm由火山巖、中粗砂、粉質黏土按2∶3∶1混合裝填,下層為25.00cm黏土陶粒,重力流進水(磺胺甲惡唑和甲氧芐氨嘧啶約20.00～30.00 μg/L);水力負荷約0.60 m/d運行120d以后,對磺胺甲惡唑的去除率由純沙柱的10.00%左右提高到80.00%以上,出水磺胺甲惡唑低于5.00 μg/L;對甲氧芐氨嘧啶的去除率由純沙柱的10.00%左右提高到95.00%以上,出水甲氧芐氨嘧啶低于1.00 μg/L劉芹芹[13]等2017

4.2 對SAT系統(tǒng)運行參數(shù)的優(yōu)化

一般來說，水力負荷、濕干比、溫度、pH等是影響SAT系統(tǒng)污染物去除效率的主要因素。其中水力負荷是指通過單位面積土壤的污水流量，是影響土壤滲濾系統(tǒng)出水效果的重要因素之一。劉芹芹[13]用水力負荷約為0.60 m/d的模擬柱處理磺胺甲惡唑和對甲氧芐氨嘧啶，去除率分別為18%和29%；楊海燕[15]用水力負荷為0. 20～0.50 m/d的模擬柱處理磺胺甲惡唑，平均去除率為92.80%；Wei L[20]用水力負荷約為0.03 m/d的模擬柱處理紅霉素，去除率為64.7%；Onesios K M[21]的研究表明三氯生經水力負荷約為0.51 m/d的模擬柱處理后，去除率為96.60%～99.35%；Sitkovsky M[25]發(fā)現(xiàn)在水力負荷為0.04～0.08 m/d的模擬柱中，磺胺甲惡唑和卡馬西平出水濃度低至200.00 ng/L，克拉霉素和氟西汀被全部去除?？股貙儆诤哿坑袡C污染物，在環(huán)境中的存在濃度極低，且部分難降解，若在處理過程中選用較大的水力負荷，會導致抗生素與介質或生物膜的接觸時間過短，無法被有效吸附或降解去除，所以無論是實驗室模擬柱還是現(xiàn)場SAT系統(tǒng)，用于抗生素處理的水力負荷一般在0.50 m/d左右，甚至更小。但水力負荷也不能過小，否則會導致系統(tǒng)閑置，浪費系統(tǒng)功能。不同SAT系統(tǒng)進水水質不同，所含抗生素濃度及種類亦有明顯差異，實際應用中應根據(jù)進水水質等因素選擇最佳水力負荷。

SAT系統(tǒng)的典型濕干比因水文地質及處理水水質等因素的不同而有很大區(qū)別[29]。濕干比會對系統(tǒng)的氧化還原條件產生較大影響，一般來講，當運行周期等條件一致時，濕干比越小，系統(tǒng)的氧化條件越好。以磺胺甲惡唑為例，Monteiro S C[30]等人認為土壤中的好氧細菌有助于磺胺甲惡唑去除，維持良好的好氧環(huán)境可以提高磺胺甲惡唑去除效果。針對此類抗生素，在保證系統(tǒng)最大廢水處理量的同時，應盡量降低其濕干比。Wei L[20]、秦可娜[14]分別用16h淹水8h干燥、6h淹水6h干燥的濕干比處理紅霉素和磺胺甲惡唑，抗生素的去除率高于60.00%，最高可達90.00%以上；劉芹芹[13]用1∶1的濕干比處理磺胺甲惡唑及對甲氧芐氨嘧啶去除率僅為20.00%～30.00%。

當SAT系統(tǒng)構造或抗生素種類不同時，即使?jié)窀杀认嗤?，去除效果也相差甚遠，而對于同一SAT系統(tǒng)，不同濕干比抗生素處理效果的影響鮮有研究。合適的濕干比不僅能提高抗生素處理效果，也可以提高系統(tǒng)利用率，故筆者認為增加濕干比對抗生素處理影響的研究，在未來可為提高SAT處理抗生素效率打下堅實基礎。

pH會影響基質的表面電荷和化學特性從而影響吸附效果，也會影響微生物活性及某些抗生素的存在形態(tài)。楊博[6]在實驗室模擬柱中發(fā)現(xiàn)，填料對磺胺甲惡唑的吸附量隨pH呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，中性條件最高；Hussain S A[31]等人發(fā)現(xiàn)當pH為6.80時，土壤對莫能菌素、鹽霉素和甲基鹽霉素等3種抗生素的吸附能力最佳。因為酸和堿能迅速進入水分子間隙，將基質表面附著的抗生素分子置換出去，降低基質的吸附作用，所以中性條件下抗生素在填料中的吸附量最高。 近藤精一[32]等指出兩性有機化合物在等電位點吸附量最大，SAT系統(tǒng)中大多數(shù)填料表面帶有負電荷，酸性溶液會引起等電位點正向偏移。對于磺胺甲惡唑等兩性抗生素而言，在綜合考慮微生物活性的同時，應使進水pH盡量接近等電位點。

溫度至少會從吸附和生物兩個角度影響SAT系統(tǒng)處理抗生素。一般來說，溫度較低時，系統(tǒng)填料與抗生素之間為物理吸附，作用力較弱；溫度升高，抗生素分子活化能增加，掙脫范德華力束縛以電子結合或轉移的形式被填料吸附，此時為化學吸附。當化學吸附達到平衡，溫度進一步升高不會引起吸附量的增加，反而呈下降之勢。楊博[6]在實驗中發(fā)現(xiàn)當溫度為23.00～30.00℃時，沸石對磺胺甲惡唑的吸附量與溫度呈正相關關系，當溫度超過30.00℃后，吸附量下降。另一方面，溫度對微生物活性的影響也很大程度上影響了抗生素的去除效果，劉芹芹[13]發(fā)現(xiàn)降解磺胺甲惡唑的芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌Bacillus和Lactococcus對溫度的要求極高，20.00～30.00℃時菌株體內酶活力與溫度正相關，溫度升高，菌株對磺胺甲惡唑降解速率加快，當溫度達35.00～40.00℃時，菌株活性受到抑制。控制野外SAT的溫度難以實現(xiàn)，故現(xiàn)場試驗未見有關于溫度的研究，柱試驗的溫度較易控制，但目前柱體實驗溫度一般控制在室溫25.00～30.00℃。如Sitkovsky M[25]和秦可娜[14]等人都將柱體溫度設置在25.00℃左右，此時吸附和生物降解效率均較高。

綜上，適宜的水力負荷、濕干比、溫度和pH會提高SAT系統(tǒng)對抗生素的吸附或生物降解速率，但無論是易于控制的水力負荷還是現(xiàn)場實驗難以控制的溫度條件，目前的相關研究均較少，后續(xù)還有待進一步的研究。

4.3 SAT系統(tǒng)與其他工藝的組合

基于SAT系統(tǒng)的運行原理，在進水水質要求和污染物去除速率兩方面SAT都存在一些自身無法克服的缺陷，比如進水水質中懸浮物不能過高，否則系統(tǒng)極易堵塞；進水污染物負荷也不能過高，因系統(tǒng)生物量有限，污染物去除速率不夠高等。針對這些問題，部分學者考慮通過將SAT系統(tǒng)與其他工藝組合運行來解決，從而滿足既降低污水處理成本又獲得持續(xù)穩(wěn)定處理效果的目標。

針對典型抗生素的處理，目前已研究的組合方式主要是SAT和臭氧氧化的組合，但不同組合方式，其效果有明顯差異。Echigo S[33]等人建立了3組實驗室模擬砂柱系統(tǒng)，分別是SAT系統(tǒng)、預臭氧氧化+SAT系統(tǒng)、SAT +后臭氧氧化系統(tǒng)，結果發(fā)現(xiàn)包括克拉霉素在內的5種痕量有機污染物在預臭氧氧化+SAT、SAT +后臭氧氧化中的處理效率明顯高于單獨的SAT系統(tǒng)，且在預臭氧氧化+SAT中的處理效率高出SAT +后臭氧氧化的10.00%，出水克拉霉素濃度為0.00～50.00 ng/L。預臭氧氧化+SAT的組合方式更有利于抗生素的去除，因為預臭氧氧化可以將抗生素等降解為分子量更小、更易生物降解的有機化合物，提高了其在SAT系統(tǒng)中的生物降解作用。Hübner U[34]等人研究發(fā)現(xiàn)，經預臭氧氧化后，SAT系統(tǒng)中SMX等痕量有機污染物的可生物降解性由未預處理的22.00%提高到34.00%；磺胺甲惡唑在單獨的SAT系統(tǒng)中去除率約為30.00%，而在預臭氧氧化+SAT系統(tǒng)中的去除率高于80.00%，出水濃度低至0.05 μg/L以下。Anat Lakretz[35]發(fā)現(xiàn)磺胺甲惡唑在SAT系統(tǒng)的出水濃度高于進水，直至105d時，磺胺甲惡唑出水濃度才有極輕微降低，從403.00 ng/L降至400.00 ng/L；但在預臭氧氧化+SAT系統(tǒng)出水中，磺胺甲惡唑出水濃度低于20.00 ng/L，處理效果遠高于單獨的SAT系統(tǒng)。SAT系統(tǒng)的穩(wěn)定期一般長達一年及以上，將臭氧氧化作為SAT的預處理工藝不僅可以提高SAT系統(tǒng)的效率，也可以提高未穩(wěn)定SAT系統(tǒng)出水水質。

單獨的臭氧氧化對污水中的抗生素具有良好的處理效果，但臭氧氧化需要將臭氧由氣相傳遞至液相，傳質效率低，且具有費用高能耗大的缺點。將臭氧氧化用做SAT系統(tǒng)的預處理工藝，可以減少臭氧使用量，與單獨的臭氧氧化工藝相比，組合工藝既可以提高抗生素處理效率，又降低系統(tǒng)能耗。SAT的組合工藝旨在進一步降低出水抗生素含量以及提高SAT系統(tǒng)運行過程中對抗生素濃度變動的抗沖擊能力，雖然關于SAT系統(tǒng)組合工藝處理抗生素的研究仍在探索階段，但臭氧氧化與SAT組合工藝研究為實現(xiàn)低耗、高效的抗生素的去除開啟了一個新的思路。

5 對SAT去除抗生素機理的探討

區(qū)別于常規(guī)有機物濃度適中、易降解的特點，新興痕量有機污染物抗生素具有濃度極低(大多在納克和微克級)、部分難降解、有一定的殺菌作用等特性，就其在SAT系統(tǒng)中的凈化機理部分學者也進行了探索，現(xiàn)總結如表3。

由表3可知，大多數(shù)研究者認為抗生素在SAT系統(tǒng)中的去除機理是吸附和生物降解的共同作用，部分學者還試圖弄清好氧生物降解作用的強弱，以尋找強化系統(tǒng)功能的途徑。一般來說，抗生素的理化特性對其在系統(tǒng)中是否被吸附，以及吸附作用的強弱影響很大。如Onesios K M[21～37]在實驗室模擬滅菌和非滅菌砂柱中發(fā)現(xiàn)三氯生在SAT系統(tǒng)中的主要去除機理為一種或多種非生物作用，因為三氯生的土水分配系數(shù)(Kd)值較大，無論土壤還是砂都對三氯生有很強的吸附能力。而對Kd值很小的抗生素如磺胺甲惡唑，其在環(huán)境中的遷移性很強，因吸附作用被去除的量很少或幾乎沒有，Rudrashetti A P[12]認為其在SAT土柱中是由生物作用被去除的，而非土壤吸附作用，此觀點與Rodríguezescales P[38]不謀而合。當介質吸附性較強且有微生物存在時，吸附和生物降解的共同作用是抗生素的去除機理，如Wei L[20]、秦可娜[14]、劉芹芹[13]及楊博[6]等人在通過實驗室模擬柱試驗證實紅霉素、磺胺甲惡唑及甲氧芐氨嘧啶在SAT系統(tǒng)的去除機理為吸附和生物降解的共同作用。

綜上，抗生素在SAT系統(tǒng)中的去除機理與抗生素種類、填料類型等因素有關，但目前關于其去除機理的研究仍處于探索階段，這與抗生素種類多、結構復雜、降解過程不確定等特點有關，以磺胺類抗生素為例，磺胺類抗生素屬離子型化合物，在水中溶解度較高，而水體中存在多種無機陰離子和陽離子，尚未有研究表明這些離子是否會與磺胺類抗生素的去除產生協(xié)同作用或相互抑制的拮抗作用[13]。對SAT系統(tǒng)中抗生素去除機理的進一步研究不僅有利于明確影響抗生素去除效率的因素，還有助于尋找進一步強化SAT系統(tǒng)功能的有效途徑。

6 結論與展望

總的來說，SAT系統(tǒng)不僅可有效去除多種抗生素類痕量有機污染物，而且對毫克級到納克級范圍的抗生素都有效；在運行工況良好時，大部分去除率可達90.00%以上，因此該處理技術作為污水處理廠出水的后續(xù)處理工藝具有廣闊的應用前景。但值得一提的是，雖然SAT系統(tǒng)對抗生素的處理效率可達90.00%以上，但并未達到100.00%，經SAT系統(tǒng)處理后，仍有少量抗生素會進入地下水中，對地下水環(huán)境造成一定的危害。這種遷移到地下水的抗生素往往具有遷移性高、難生物降解等特點，可以嘗試通過調整系統(tǒng)填料，選取吸附效果更強的填料提高吸附效率，也可以針對特定的難處理抗生素培養(yǎng)專一的微生物細菌，提高微生物處理效率。只有真正的達到出水抗生素去除率為100.00%，才能真正的起到保護環(huán)境、保護人類健康的目的。

今后的研究中，應重點關注SAT系統(tǒng)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定可靠的去除抗生素的方法，這包括對SAT系統(tǒng)去除抗生素的機理，SAT系統(tǒng)中填料吸附作用和生物降解作用之間的平衡調節(jié)，以及對特定土壤滲濾系統(tǒng)去除抗生素功能的強化改進等，都還需要進一步的深入研究；當然，SAT系統(tǒng)與高級氧化技術的組合工藝也是非常值得進一步探索的方向之一。