摘要：O₃/PMS在去除抗生素、DOM和控制ARB方面优于O₃。但长期处理会增加ARGs的多样性和浓度，与O₃相比，显著增强了含抗生素废水的急性毒性。

该研究针对含抗生素废水处理，对O₃（臭氧）和O₃/PMS（臭氧/过一硫酸盐）两种高级氧化工艺（AOPs）进行了系统性对比。研究以溶解性有机物（DOM）的去除率作为评估出水水质的关键指标，并综合考察了抗生素的去除效率、抗生素耐药菌（ARB）的灭活效果、抗生素耐药基因（ARGs）的消除能力以及细菌群落结构的变化，以全面评估工艺对抗生素耐药性风险的控制能力。此外，还分析了处理前后毒性的变化，以识别潜在的生态风险。上述多维度评估为深入理解两种工艺处理抗生素污染废水的效能差异提供了重要依据。实验选取了五种代表性抗生素，包括阿莫西林（AMX）、环丙沙星（CIP）、四环素（TET）、氯霉素（CHL）和磺胺甲噁唑（SMX），及其相关的ARB和ARGs，这些目标物因其在环境中的高频检出及其潜在的生态健康风险而受到广泛关注。

主要研究结果

1. 抗生素去除效率

在15分钟处理时间内，O₃/PMS工艺比O₃单独处理多去除52.3%的目标抗生素，且对溶解性有机碳（DOC）、UV₂₅₄和溶解性有机物（DOM）的去除率也显著更高（分别提高4.8%、2.7%和18.8%）。这表明O₃/PMS通过额外产生的自由基增强了氧化能力。

2.抗生素耐药菌（ARB）灭活

对环丙沙星（CIP）和氯霉素（CHL）耐药菌，O₃和O₃/PMS均随处理时间持续降低浓度。对阿莫西林（AMX）、四环素（TET）和磺胺甲恶唑（SMX）耐药菌，O₃处理初期浓度先升后降，而O₃/PMS对TET和SMX耐药菌呈现类似趋势，但对AMX耐药菌实现更有效的持续浓度降低，显示更强的选择性失活机制。

图1.去除细菌总数和抗性菌

3.抗生素耐药基因（ARGs）控制

8分钟内，O₃处理的ARGs相对丰度更高（0.01-0.31 ARGs/16S rRNA），主要由tetQ基因主导。8分钟后，O₃/PMS处理的ARGs相对丰度更高（0.04-0.05），主要由flor基因主导。长期处理可能增加ARGs多样性和浓度，需关注潜在风险。

图2.处理过程中ARGs的去除情况

4. 微生物群落结构

O₃/PMS处理使Bacteroidota门丰度增加，而Proteobacteria、Chloroflexota和Myxococcota_A_473307门丰度降低，表明PMS添加改变了微生物群落组成，可能影响ARGs传播和降解。

图3.处理过程中细菌群落变化

5. 急性毒性变化

在2分钟时，O₃/PMS处理废水的急性毒性比O₃处理废水低14.6%。然而，6分钟后，O₃/PMS处理废水的毒性显著升高，8分钟时差异最大（23.6%）。这表明尽管O₃/PMS工艺初期能更有效降低急性毒性，但长期处理过程中可能产生更多有毒转化产物，需进一步研究。

图4.处理期间的急性毒性特征

研究结论

本研究表明，与单独使用O₃相比，O₃/PMS工艺在抗生素去除、ARB选择性失活以及对微生物群落和ARGs谱的影响方面具有显著优势。这些结果为优化含抗生素废水处理中的AOPs提供了宝贵见解。未来研究可进一步探索有毒产物的形成与控制机制。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139248.