背景：生物活性碳（BAC）是废水和先进水处理的重要处理工艺之一。然而，有报道称生物活性炭工艺存在抗菌剂耐药性（AMR）风险。本研究开发了一种新的与BAC相关的处理工艺：臭氧/过氧单硫酸盐-BAC（O₃/PMS-BAC），以减少BAC处理引起的 AMR。

主要结果：

研究发现，与单独的O₃氧化相比，O₃/PMS对抗生素、溶解性有机物和溶解性有机碳的去除效果优于O₃，因此O₃/PMS-BAC的出水比O₃-BAC和BAC更清澈。O₃/PMS-BAC在有机物去除方面的优越性能可能归因于O₃/PMS过程中生成的自由基丰度较高，从而可能增强处理废水的生物降解性。

图1.(a) 抗生素去除；(b) 荧光衍射光谱（FEEM）反映的溶解性有机物（DOM）去除；(c) LC-OCD反映的溶解性有机碳（DOC）去除

O₃/PMS-BAC过程对水样和生物膜样品中的异养细菌（HPC）和抗生素耐药细菌（ARB）的控制优于O₃-BAC和BAC过程。O₃/PMS-BAC的出水和生物膜中异养细菌（HPC）数量仅为BAC的0.05倍和0.46倍。O3/PMS-BAC的出水和生物膜中五种抗生素耐药细菌（ARB）的数量仅为BAC的0.01–0.03倍和0.11–0.26倍。

图2.出水样品中的细菌数量：(a) 1号反应器（O3-BAC），(b) 2号反应器（O3/PMS-BAC），(c) 3号反应器（BAC）

O₃/PMS-BAC工艺与BAC工艺相比，BAC工艺去除了污水和生物膜中1.76%–62.83 %和 38.14 %–99.27 % 的目标 ARGs，然而，O₃/PMS-BAC 处理后出水中的12种目标ARGs 的总相对丰度减少了 86%。

图3.预测水样和生物膜样品的绝对基因拷贝数

此外，变形菌门和拟杆菌门可能是本研究中传播 ARGs 的主要宿主，它们在 O₃/PMS-BAC排放物中的相对丰度与 BAC 处理相比分别下降了 9.6 % 和 6.0 %。相关性分析显示，控制抗生素排放对于管理 AMR 至关重要，因为抗生素与 ARGs 和与其出现相关的细菌密切相关。

图4.预测水样和生物膜样品的绝对基因基于Mantel测试的抗生素、细菌群落（门水平）和ARGs之间的关系

主要结论：本研究提出了一种新处理工艺臭氧/过氧单硫酸盐-生物活性炭（O₃/PMS-BAC），与O₃处理相比，O₃/PMS处理在抗生素去除率上提高了32%−54%，有机物去除率上提高了3%−30%。O₃/PMS-BAC过程对抗生素耐药细菌（ARB）的控制优于O₃-BAC和BAC过程。O3/PMS-BAC出水中目标12种ARGs的总相对丰度较BAC处理后的出水减少了86%。变形菌门和拟杆菌门可能是本研究中ARGs传播的主要宿主，其在O3/PMS-BAC处理出水中的相对丰度分别减少了9.6%和6.0%。控制抗生素排放对于管理AMR至关重要，因为抗生素与ARGs及其出现相关的细菌密切相关。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122069.