湖南大学汤琳团队WR综述：生物电化学系统去除抗生素的研究进展

学术 2024-10-29 12:16 北京

近日，湖南大学汤琳教授和汤晶助理教授（共同通讯）在Water Research在线发表了题为“Recent advancements in antibiotics removal by bio-electrochemical systems (BESs): From mechanisms to application of emerging combined systems”的综述论文，系统总结了生物电化学系统（BESs）去除抗生素的相关机制。

抗生素已被广泛应用于医疗保健、水产养殖和畜牧业，以预防或治疗人类和动物的细菌感染。然而，有些抗生素不能被人类和动物完全代谢，由于其消费量巨大甚至被滥用，不可避免地通过各种途径进入自然水环境。例如，中国嘉兴某大型养猪场排放的猪场废水中检测出超过 11 种抗生素）。在华东农村地区，饮用水中检测到的抗生素浓度达到 8.29 纳克/升。由于抗生素的生物毒性，环境中的这些抗生素残留物可能会引发耐抗生素细菌（ARB）和耐抗生素基因（ARGs）的产生。细菌中自发诱导的基因突变的出现和传播会破坏微生物系统的生态平衡，最终对动物和人类的健康构成巨大威胁。因此，当务之急是探索从水环境中去除抗生素的实用技术，以减轻潜在的副作用。

用于去除抗生素的生物电化学系统（BES）的最新进展受到极大关注，因为电极上的电活性细菌可以提高去除效率。与传统的生物工艺相比，生物电化学系统的解毒性能更强，这表明该系统具有巨大的潜力，可作为一种可持续的替代方法或前/后处理单元来提高生物工艺的性能。然而，要将 BES 成功应用于抗生素污染水体的修复，还需要对其操作性能和新兴耦合系统进行更深入的讨论。为了将 BESs 作为去除抗生素的实用选择，本文深入分析了 BESs 处理抗生素的解毒机制，包括 BES 的基本原理、胞外电子传递和通过微生物功能酶的降解途径，然后对运行条件进行了系统评估。此外，还总结并强调了最近出现的 BES 与其他技术相结合的实际应用。这篇综述进一步指出了目前的局限性，如抗生素耐药基因的潜在风险等，并展望了通过 BESs 相关技术减弱抗生素的前景，促进了实际应用的发展。

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