《Marine Pollution Bulletin》：The contamination of microplastics and antibiotics in aquaculture wastewater: Their remediation technologies and interaction effects on their removal
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微塑料和抗生素在水产养殖废水中污染严重，现有研究多聚焦抗生素去除而忽视微塑料及其相互作用。本文综述了二者污染现状、单独及联合治理技术，指出微塑料吸附影响抗生素迁移转化，而抗生素可能干扰微塑料降解过程，需开发协同治理技术。
宋继斌|刘媛|赵守强|孙久明|李中央
中国农业科学院农田灌溉研究所，新乡，453002
摘要
水产养殖废水中微塑料和抗生素的污染是一个主要问题，而当前的研究更多关注抗生素的去除，而不是微塑料及其对去除效果的相互影响。本综述总结了水产养殖废水中抗生素和微塑料的污染情况及其去除技术，以及它们在去除过程中的相互作用，并展望了现有技术的未来发展和挑战。微塑料可以通过吸附作用改变抗生素的迁移和去除速率；相反，抗生素可能会与微塑料竞争吸附位点或活性氧物种，微塑料和抗生素的共存可能会影响抗生素的水解和生物毒性，从而影响其生物降解。然而，这些相互作用如何影响微塑料的行为却很少被研究。考虑微塑料和抗生素之间相互作用的联合修复技术可能是未来研究的方向。
引言
水产养殖作为提供动物蛋白的主要食品产业，正在迅速发展（Kashem等人，2023年）。根据联合国粮食及农业组织2022年的报告（FAO，2022年），全球水产养殖产量在过去30年里从1.11亿吨增长到1.78亿吨，其中海洋和水产养殖的年产量分别从920万吨和1260万吨增加到3310万吨和5440万吨（图1）。亚洲占全球水产养殖产量的91.6%，中国和印度是主要贡献者（图2）。
随着水产养殖业的快速发展，大量的水产养殖废水及其中的新兴污染物（CECs）已成为环境问题。CECs是自然存在或人工合成的化学物质或基质，它们在环境中普遍存在，即使在低浓度下也可能对环境或人类健康构成潜在或实际的威胁（Liu等人，2023a；Sousa等人，2022年）。抗生素和微塑料（MPs）是水产养殖废水和水产品中经常检测到的两种CECs，它们对水生生物有害（Iheanacho等人，2023年；Rodrigues等人，2024年）。抗生素和MPs都可以通过生物和非生物途径降解（例如水解、光降解），然而大多数抗生素和MPs的自然降解速率非常慢（Hu等人，2021年；Zhang等人，2022b）。例如，磺胺甲噁唑（SMX）在水环境中的半衰期长达51天（Prasannamedha和Kumar，2020年）。在实验室条件下，仅3%–7%的MPs在40天内被分离出的微生物降解（Xi等人，2022年）。由于这些污染物的持久性，一旦被摄入，它们可能会在水产品组织中积累，并最终通过食物链被人类摄入，对生物体造成急性或慢性影响（Ahmad等人，2022a；Feng等人，2023年）。
水产养殖废水中抗生素和MPs的共污染很常见（Dong等人，2021年；Wei等人，2024年），然而大多数研究都集中在抗生素的去除上，而不是MPs的去除。例如，Wu等人的研究（Wu等人，2023a）主要关注MPs的来源及其对水产养殖环境的不良影响，而很少讨论MPs污染的去除技术。Xie等人的研究（Xie等人，2024年）主要关注MPs和抗生素之间的相互作用及其各自的去除技术。抗生素和MPs之间的相互作用可能会影响它们的去除效果（Xie等人，2024年），但目前仍缺乏关于这种相互作用对去除效果影响的系统综述。因此，本综述总结了水产养殖废水中抗生素和MPs的污染情况，介绍了主要的去除技术及其优缺点，并分析了它们之间的相互作用对污染物去除的影响。此外，还提出了基于当前研究的知识空白和未来的修复技术。
部分摘要
水产养殖中的抗生素使用及其造成的污染
水产养殖的集约化提高了水产产量，但也增加了疾病传播的风险，因为必须频繁使用抗生素来控制疾病爆发（Wanyan等人，2023年）。据研究表明，集约化水产养殖场使用抗生素的可能性是分散式养殖场的五倍（Luu等人，2021年）。例如，在智利生产一吨鲑鱼需要0.53公斤的抗生素（Saxena等人，2022年）。
抗生素和微塑料污染的修复技术
水产养殖产生的污染物主要分为两类：固体废物和溶解废物。前者包括废弃的饲料、动物排泄物和微塑料。然而，由于微塑料的密度低且体积小，其去除尤为困难。后者包括固体废物的分解产物、动物代谢废物以及抗生素等药物（Wan Mahari等人，2022年），而固体废物和动物代谢废物的分解产物可以通过常见的生物方法有效处理。
联合修复技术
单独的修复技术往往存在局限性，如对pH值的依赖性、膜污染和二次污染，这阻碍了它们在处理多种污染物中的应用。而联合方法可能提供解决方案。铁-碳微电解系统的组合使用可以有效减轻膜生物反应器中的膜污染，提高抗生素、铵盐、COD和ARGs的去除效率（Chen等人，2022年）。正向渗透系统可以去除大部分污染物。结论与未来展望
水产养殖的快速发展产生了大量含有新兴污染物的废水，尤其是微塑料和抗生素。亚洲，特别是中国、印度和越南，检测到了严重的微塑料和抗生素污染。主要污染物如TCs、SAs和QN以及微塑料如PE、PP和PS会通过食物链积累，威胁生态系统的健康。
包括物理化学和生物处理在内的多种技术
作者贡献声明
宋继斌：撰写——初稿，可视化，数据整理。刘媛：撰写——审稿与编辑，监督，资金获取。赵守强：撰写——审稿与编辑，可视化。孙久明：可视化，形式分析。李中央：撰写——审稿与编辑，资金获取，形式分析，数据整理。
资金支持
本工作得到了农业科技创新计划（CAAS-BRC-GLCA-2025-02）、河南省自然科学基金（242300420230）和中国农业科学院人才培养计划（NKYCQN-2021-028）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
