【钻石生技投资分析室】专家观点／抗生素污染危机…快找解方
2019-02-10 23:57经济日报 饶宗璇
全球抗生素环境汙染问题严重，亟待解决。上（1）月29日，英国新堡大学大卫.葛拉汉教授在公卫及环境的指标期刊《Environmental International》发表研究，分析挪威的斯瓦尔巴群岛（Svalbard）40个区域的土壤样本后，发现在这最接近北极的小岛上，微生物群竟带有113种抗药基因。
这113种抗药基因中，甚至包含了2009年才在印度发现的新型超级抗药基因NDM-1 (New Delhi metallo-β-lactamase 1)，NDM-1最早是在8,000公里外新德里的一株超级细菌上发现，对目前常用抗生素皆呈现高抗性，目前在英国每年造成约2,000人死亡。卫生单位甚至估计，若NDM-1持续扩散，30年后将造成全球每年近1,000万人死亡。显示全球抗生素汙染环境的情况，远比想像严重。
环境中的抗生素汙染问题，可归咎于“使用端”与“供给端”两个层面，使用端主要是医疗与畜牧养殖业对于抗生素的滥用，而供给端则是医院的医疗废弃物与製药工业的废水、废料。
在医疗使用上，自2016年起，世界卫生组织（WHO）已开始对各国进行一级抗生素的使用监测，记录患者如何及为何使用抗生素，希望藉由监测减少滥用情况。近年，抗生素研发也从过去的广谱抗生素，转向对生态破坏较小的窄谱抗生素，而临床试验也证实，窄谱抗生素可以达到比广谱抗生素更好的治疗效果。例如，英国Summit Therapeutics的窄谱抗生素（SMT19969），治疗困难梭菌感染的復发率只有14.3%，而万古黴素等广效性抗生素则平均有34.8的復发率。
针对畜牧养殖方面，欧盟早于2011年就全面禁止抗生素用于食用动物。养猪大国的丹麦甚至立法规定所有动物用抗生素均须兽医师处方笺才能使用。然而同为肉品生产大国的美国与中国，由于牵涉利益庞大，时至今日，抗生素的使用却仍是常态。
去年5月，南京举办第15届国际水协会（IWA）水与汙水前沿技术大会（LET），抗生素与微生物的废水处理更成为各方焦点。由于传统的废水处理法的不足，而残留的抗生素仍足以影响水中生物，加剧抗生素抗药性问题。因此，如何从环境中有效且广泛的消除各式抗生素是个迫切议题。
目前废水的处理可区分为物理法、生物法和化学法。物理法采用多孔性固体，吸附废水中的汙染物，对不同抗生素的去除率约在50%~95%之间，但是吸附法的通量小且吸附后的固体仍需后续处理，以避免成为新的汙染源。
生物法是利用细菌或生物来降解汙水中的高浓度有机物，但由于抗生素废水通常对微生物具有毒性且难以分解，须将原液进行大量稀释再进行处理，而这步骤不仅增加成本，拖长处理时间，更造成水资源的浪费。
化学法中的臭氧法是凭藉臭氧的氧化能力破坏抗生素结构，然而目前臭氧生产的成本过高，生成每公斤臭氧须耗电达20～35度。Fenton法是相对便宜的方法，利用亚铁离子和过氧化氢在酸性条件下产生出的自由基来破坏抗生素。然而，目前Fenton法需在强酸下作用，且对大多抗生素的去除率也只有70%。
中国每年生产抗生素原料约21万吨，而所排放的抗生素废水更高达5000多万吨。然而过去几年，几间大型抗生素生产厂，如华北制药、 石药集团 、山东鲁抗医药 、哈药等，都曾爆发过违规排放废水的事件。
抗生素废水处理，一直是中国重视发展的重点，除加强监管也鼓励废水除理技术发展。上月初，中科院孔令涛教授在英国着名化学材料期刊《Nanoscale》中，就发表了一种新型奈米催化剂，让Fenton法能在中性环境进行，且60分钟内即可降解溶液中高达91.75%的四环黴素(Tetracycline)，这项研究有望大幅提升抗生素废水处理的效率。
抗药菌是人类最大的潜在威胁，而处理抗生素的汙染问题已经到了刻不容缓的地步，未来除需更严格的使用与废料处理规范外，高效率、低运转费用的抗生素废水处理技术更是必须发展的方向。面对抗生素汙染问题，将须更积极去面对。
（作者是钻石生技投资研究员）