補給経路の異なる再生水及び受入地下水におけるフルオロキノロン系抗生物質の発生状況とリスク評価

Occurrence and risk assessment of fluoroquinolone antibiotics in reclaimed water and receiving groundwater with different replenishment pathways.

• Guoyu Ding
• Guoli Chen
• Yuedong Liu
• Miao Li
• Xiang Liu

抄録

地下水の枯渇や乱獲を緩和するためには、埋立水を利用した地下水の人工涵養が有望な方法とされている。しかし、排水、表流水、地下水、さらには飲料水に至るまでフルオロキノロン系抗生物質（FQ）の発生は、人の健康や生態系を脅かすものであった。本研究では、再生水排水中の6種類のFQの発生状況と三次処理装置による除去率を調査した。その結果、北京市と常州市の三次処理工程の平均的な除去効率は21.2%から55.2%であった。活性炭は、オゾンや膜バイオリアクター,嫌気性無酸素・無酸素・バイオフィルターなどの生物学的処理よりもFQs除去に優れた性能を示した。2つのパイロット研究の結果、GBDへの直接注入による埋立水の地下水質への影響は、常州では表層拡散よりも表層拡散の方が強く、これは涵養戦略や堆積物や帯水層土壌の物理的・化学的特性に起因する可能性があることが示された。再生水中のofloxacin(OFL)のハザード商(HQ)値は12.54までであり、環境毒性リスクが極めて高いことを示した。また、再生水による涵養後の地下水中のOFLとENRのHQ値は、低から中程度の生態学的リスクを示した。このことから、再生水を地下水涵養に再利用する場合、特に直接注入する場合には、再生水に含まれるFQに注意を払う必要があると考えられる。本研究では、地下水の安全性を確保するために、地下水涵養のための再生水利用の基準やガイドラインの優先物質リストにFQsを含めることを提案した。

Artificial recharge to groundwater with reclaimed water is considered a promising method to alleviate groundwater depletion and over-exploitation. However, the occurrence of fluoroquinolone antibiotics (FQs) was ubiquitous in wastewater, surface water, groundwater and even drinking water threating human health and ecology. In this study, the occurrence of six selected FQs in reclaimed water effluent and their removal by tertiary treatment units were investigated. The overall removal efficiencies in average of the tertiary treatment processes in Beijing and Changzhou were ranging from 21.2% to 55.2%. Activated carbon exhibited better performance for FQs removal than ozone and biological treatment such as membrane bioreactor, anaerobic-anoxic-oxic and biofilter. The results of two pilot study showed that the impact of reclaimed water to groundwater quality in terms of FQs concentration by direct injection in GBD was stronger than surface spreading in Changzhou, which might be due to the recharge strategy and the physical and chemical characteristics of sediment and aquifer soil. The hazard quotient (HQ) values of ofloxacin (OFL) in reclaimed water was up to 12.54, indicating the extreme eco-toxicological risk, while enrofloxacin (ENR) exhibited medium risk. After recharge with reclaimed water, the HQ values of OFL and ENR in groundwater ranged from low to medium ecological risk to the environment. Thus, the FQs in reclaimed water need to be paid more attention during their reuse for groundwater recharge, especially by direct injection. It is suggested that FQs should be considered in the priority substances lists in standards and guidelines of reclaimed water reuse for groundwater recharge to ensure the safety of groundwater.

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