赵卫凤1，2，周琳1，2张焕坤1，2，陆雅静1，2赵树慈1，2
（1国家环境保护制药废水污染控制工程技术中心，河北石家庄，050051；
2河北省环境科学研究院，河北 石家庄，050051）
摘 要：制药行业废水中含有药物残留、药物中间体及制药过程中使用的活菌体以及有毒有害物质等特征污染物，若得不到妥善处理而直接释放到水体环境中后，会对直接受纳的水体生态安全产生巨大威胁。本文通过分析制药废水对受纳水体产生的生态安全影响，提出了消除或者减少影响水体生态安全的对策。
关键词： 制药废水、生态安全、水体环境。
制药行业是国家环保重点治理的12个行业之一，其生产过程原材料投入量大，产出比小，生产过程大部分物质最终以废弃物形式排放，其中工艺过程产生的有机废水是主要污染物。据统计，制药工业占全国工业总产值的1.7%，而污水排放量占2%。制药工业废水中含有的药物残留、药物中间体、制药过程中使用的活菌体以及有毒有害物质等特征污染物，通过废水形式直接进入水体环境中，若不能妥善处理，则会对受纳水体的生态环境产生直接的或潜在的危害，并会给人类的生存和生活环境造成严重影响，因此，对这类废水进行有效处理和控制，消除或者减少其对水体生态环境的影响就显得非常重要。
1. 制药废水种类及其特点
相对于其它基础性产业，制药工业产品规模小、种类繁多，不同品种生产方法及过程各不相同。按药物的医学作用，产品分为抗感染类药物、抗肿瘤药物、麻，醉药及麻醉辅助用药、解热镇痛、抗炎、抗痛风药物、心血管系统药物、呼吸系统药物、治疗神经系统疾病的药物等27个大类。美国制定的制药工业污染物排放标准中，按企业生产过程类别，将制药企业分为发酵类、合成类、提取类、混装与加工制剂类、实验类等四类。我国于2008年6月25日，由国家环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了《制药工业水污染物排放标准》（以下简称《标准》），把制药工业废水按照生产工艺分为发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类、混装制剂类等六类。
制药工业废水水质特点主要为：①COD含量高，一般都在5000～80000mg/L之间。主要为发酵残余基质及营养物、溶媒提取过程的萃取余液、经溶媒回收后排出的蒸馏釜残液、离子交换过程中排出的吸附废液、抗生素的发酵过滤液以及染菌倒罐废液等。②成分复杂，抗生素废水中含有中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中残留的高浓度酸、碱和有机溶剂等原料，成分复杂，易引起pH波动，影响生化效果。③存在生物毒性物质，废水中含有微生物难以降解、甚至对微生物有抑制作用的物质。发酵或者提取过程中因生产需要投加的有机或无机及生产过程中排放的残余溶媒和残余抗生素及其降解物等等，在废水中，这些物质达到一定浓度会对微生物产生抑制作用。此外，抗生素废水还有色度高、pH波动大、间歇排放等特点，是处理成本高、治理难度大的有毒有机废水之一。
随着制药工业的快速发展，产业集聚效应日益突现，医药生产废水水质复杂，污染物含量高并含有难以生物降解的物质、处理技术难度大等特点，进一步加大了水污染控制的难度，成为制约行业发展的主要问题之一。
2. 生态安全影响类型及特征
2.1 生态安全影响类型
2.1.1急性影响
来自于带有病毒、活性菌种等的废水直接进入水体后，通过水生动物所接触导致的急性中毒。如在生物工程类生产过程中，带有病菌或病毒废动物尸体，或者实验、检测过程中，由于病毒、菌种等的控制不当或突发事故而导致的病毒泄漏。可以通过牲畜房冲洗水的途径进入水体环境，引发对水体中水生生物安全问题。
2.1.2慢性影响
如在发酵过程残留的废液中可能残留的抗生素、废菌丝等进入环境，通过生物链造得到累积，对周围环境的人群造成长期的影响，这类影响包括耐药性、慢性遗传毒性、内分泌干扰等。比如大量抗生素被摄入机体后，会随血液循环分布到淋巴结、肾、肝、脾、胸腺、肺和骨骼等各组织器官，动物机体的免疫能力就被逐渐削弱，动物和人慢性病例增多，一些可以形成终生坚强免疫的疾病频频复发。抗生素还会导致抗原质量降低，直接影响免疫过程，从而对疫苗的接种产生不良影响。长期使用抗生素会引起畜禽内源性感染和二重感染。
2.1.3生物入侵
随着转基因技术、克隆技术在生物医药行业中的应用，新的物种可能通过正常的排放和异常的泄漏进入水体环境，改变环境的物种多样性，进而带来新的疾病或新的遗传问题。鉴于目前国际上对转基因的生物安全性尚没有定论，因此在生物入侵方面，环境安全的潜在问题只能通过加强与完善管理措施来预防和控制。采取基因培养、细胞培养工程中可能产生的病菌、病毒等进入水体环境中后通过重组、突变等方式将对水生生物产生直接的威胁。
2.2 生态安全影响基本特性
2.2.1复杂性
制药废水对受纳水体生态安全的影响包括诸多因子，而每个特征因子又有诸多的影响因素，有生态方面的，也有社会和经济方面的，这些因素相互作用，相互影响，使其对生态安全的影响显得尤为复杂。
2.2.2区域性
区域性是指生态安全问题不能泛泛而谈，应该有针对性[1]。我国的制药企业分布有区域聚集性的特点，不同地域制药企业的生产产品、生产工艺各不相同，导致所产生的废水水质不同。选取的地域不同，对象不同，则生态安全的表现形式也会不同，各区域研究的侧重点也应不同，而随之得出的结果以及采取的措施同样会不同。
2.2.3动态性
水环境是一个与水、水生生物和污染等有关的综合体，是一个以水为核心的动态空间系统，是水量、水质及生态的统一体，是不断在发展变化的。水体生态安全会随着排入废水的水质水量的影响要素的发展变化，及自身的自净能力等综合因素而在不同时期表现出不同的状态，可能朝着好转的方向发展，也可能呈现恶化的趋势。因此，控制好各个环节使其向良性发展是维持生态安全的关键[1]。
3. 预防与控制对策措施
3.1. 采用清洁生产方式
清洁生产是一种把污染预防战略运用于生产过程，通过源头削减和全过程控制以提高原材料、资源和能源的利用率，减少污染物产生的总量和排放量，促进经济与环境协调发展的新方法。
对于医药工业，作为能源资源消耗、污染物排放的重点领域之一，对药品生产过程中废弃物的单一末端治理已经成为制药企业的沉重负担，紧紧通过末端的治理也越来越难以有效解决这个行业的环境污染问题。因此，在制药行业中实施清洁生产势在必行。清洁生产在制药工业上的应用，主要是对药品生产全过程以及产品的整个生命周期采取污染预防的综合措施。一方面要采用少废或无废的清洁生产工艺以及清洁的能源，采用无毒、无害的原料或寻找能够替代剧毒的、严重污染环境的原料，实现原料的绿色化[2]，从而降低消耗，提高资源能源产出效率，减少排放，实现绿色生产，不断推动工业发展方式转变。另外，除了企业内部积极进行工业改进等措施外，还应从产业结构上进行宏观调整，提倡和发展质量效益型、科技先导型、资源节约型以及污染较轻的制药工业，采用清洁生产工艺，发展循环经济，使产业发展生态化，减轻污染物与废水的排放量[3]。
医药工业是清洁生产可以大有作为的一个领域。实际上，早在发达国家提出的清洁生产概念引入我国之前，我国的医药工业就通过技术创新和管理创新，不断降低物耗和能耗，提高产品质量，探索着清洁生产的道路[4]。
3.2. 建立生态安全预警机制
所谓水生态安全预警，是指对由于自然和人类社会的因素引起的重大水生态不安全(或水危机)进行预期性评价，以提前发现未来有关水生态系统可能出现的不安全问题及其成因，为制定消除或缓解水生态不安全的措施提供依据。例如，由于持续的贫水年或重大的水污染事故可能造成的严重干旱和缺水，水污染、地下水超采和河流断流可能给水生态系统造成的不可恢复的破坏等[ 5]。建立水生态安全预警系统，通过观察、监测，探明制药废水对水资源开发利用所产生的生态环境影响，预测各种生态安全指标(或参数)是否偏离事先确定的水生态系统安全阈值[ 5]，同时辅以事先制定的、能使水生态系统脱离不安全(或水资源危机)状态的措施，以缓解和减缓水生态系统不安全对国民经济和社会可持续发展造成的冲击与影响，避免发生由于水生态系统不安全引起的大的政治、经济和生态灾变，使城市居民生活质量、国民经济和社会发展、水生态系统不受破坏或影响最小。
3.3.污水治理技术的研发
我国订立了以“预防为主，防治结合”的环保方针，而事实上，末端治理，仍是我国目前主要的环境保护方式。制药废水中的污染物多属于结构复杂、有毒、有害和生物难以降解的有机物质，同时许多废水还呈明显的酸、碱性，部分废水中含有过高的盐分，这些特点都让制药污水成为国内外公认的难题之一，成为污水处理领域的研究热点。近年来，针对制药废水的特点，通过工艺改革、回收和综合利用等方法，在消除或减少危害性较大的污染物方面已做了大量的工作。用于治理污染的投资也逐年增加，各种治理污染的装置相继在各药厂投入运行。条件好的制药厂已达二级处理水平，即全厂大部分污染得到了妥善的处理；但仍有相当数量的制药厂仅仅是一级处理，甚至还有一些制药厂没能做到清污分流。所以，从总体上看，制药工业的污染仍然十分严重，治理的形势相当严峻。进一步研究和开发制药废水预处理工艺，对一些可以被收回的原材料进行收回，使得资源和能源得到充分的利用，并在后续主体处理工艺中合理选择各工艺组合，是当前的艰巨任务。
3.4. 政策的约束作用
国家政策和排放标准等是制药工业发展的导向，是引导和影响制药企业管理者行为的决定因素。排放标准是政策法制化的具体体现，对制药企业管理者的行为具有更强的调整作用。为了更好地实现政策对水污染的限制，发挥政策和法律法规的引导与约束作用，建立更为有效的激励和约束机制，更好的发挥人的积级主导作用，规范制药企业管理者的行为，2008年国家环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了《制药工业水污染物排放标准》（以下简称《标准》），将生物毒性指标纳入了废水排放管理的范围，大力推广毒性试验在环境管理，尤其是水环境有机毒物污染点源废水排放的控制和风险管理中的应用。
3.5. 提高企业环保意识
个别制药企业的法制观念不强，环保意识不深，随意向水体倾倒污染物或者偷排等现象时有发生，对水体环境造成了严重的污染。作为企业的管理者，应该认真落实环保“三同时”制度，做到从源头控制污染，在经济发展过程中，实现增产不增污，加大环保投入，这是社会的需要，是人类的需要，更是企业走可持续发展的需要。
4. 结论
目前，针对水体生态安全问题的研究已经得到了广泛地开展和重视，水体生态安全也已成为国内外水利、资源与环境科学等领域最前沿的研究课题和研究热点。制药废水对水体产生的生态安全问题，在环保领域属于前沿技术，涉及到环保、医药、毒理、社会等多个领域学科，针对这一特殊产业，急需根据制药行业废水特征，进一步加强废水治理技术的研发力度，建立企业预警机制方法，完善环境监管体系，保持环境与人类协调发展。
【参考文献】
[1] 邹长新，沈渭寿; 生态安全研究进展 [J];农村生态环境; 2003年01期; 57-60.
[2] 朱慎林，赵毅红;清洁技术是推动化学工业清洁生产的关键现代化工;2001年01期.[J];
[3] 李万莲，由文辉；蚌埠城市水生态安全动态变化的定量评价与分析 [J] ;安全与环境工程;2007(02).
[4] 中国工业发展报告，2005年年鉴;第十九章:医药工业290-293页
[5] 郑通汉;论水资源安全与水资源安全预警[ J ];中国水利，2003，(6) .
[6] 肖笃宁，陈文波，郭福良;论生态安全的基本概念和研究内容[J];应用生态学报，2002年13(3):354-359
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