医疗废水：特征、管理、处理与环境风险

当我们提到医院时，首先想到它应该是一个改善和保证病人健康的设施，同时也是开展对抗疾病研究的机构。 
为了实现这些目标，医务人员使用多种化学物质进行治疗和诊断，对房间进行清洁，对设备进行消毒。这些化学物质的残留物不可避免地存在于医院废物中，特别是在医疗废水中。这些物质大多属于新兴污染物，并以低浓度（ng/L或μg/L级）存在于废水中，因此被称为微量污染物，例如抗生素、止痛剂、麻醉剂、细胞抑制剂和X射线造影剂。 
虽然这些新兴污染物仍然没有相关水质指标管制，但它们在水循环中的使用、消耗和归宿已经成为全世界日益关注的问题。在这种背景下，这些含有微量污染物的医疗废水在过去15年中一直是研究和讨论的焦点。本书主要涉及:①医疗废水的特性，研究其化学、物理和微生物组成；②常规处理对目标微量污染物的去除效率及提升去除效率的方案；③由于残留微量污染物在处理后仍然存在，需对医疗机构中常用的药物和其他化学品残留物进行环境风险评估。 
众所周知，就药物制剂中使用的数千种活性成分而言，研究所涉及的化合物数量相对较少。目标化合物通常根据现有的分析技术、消耗清单和以往研究的结果进行选择。在研究初期，一些化合物更经常地被选择用于监测方案，并被列入分析物清单。原因往往是由于这些物质在以往的研究中受到了重点关注。 
 这就是所谓的马太效应（Matthew Effect），这是罗伯特·默顿（Robert Merton）在1968年首次分析的一种心理现象［1］，Grandjean和他的同事［2］用它来解释环境科学的许多新增的和重复的发现所遵循的规律［3］。 
在过去几年中，随着新的分析技术发展，更广泛的化学物质得到监测，同时科学界越来越意识到有必要扩大目标化合物的范围，以“减少暴露评估过程和环境风险评估中的偏差及不确定性”［4］。 
除了化合物选择外，本书也广泛讨论了其他问题，包括：不同药物的采样模式和频率、微量污染物浓度的空间和时间可变性、直接测量的准确性、预测浓度的不确定性；测量和预测的可靠性及代表性；各药品的优先级；世界范围内采用的治疗方案和有前景的技术（基于实验室和中试规模的调查）；环境风险评估和抗生素抗性细菌及基因的迁移。 
图0-1中表示了与医院废物管理和处理相关的问题的复杂性，确定了三个主要领域：组成、管理和处理，以及处理后废水中残留物造成的环境风险评估。对于这三个领域，本书中都有详细介绍。 
每个领域中已知的只是冰山一角：在图0-1中，它对应于参考系上方的区域，该区域将“已知和未知的数据”空间与“缺少数据和未知的数据”空间分开。“未知”包括“已知未知”和“未知未知”，前者是我们知道自己不知道的事情，后者是我们不知道自己不知道的事情（由带问号的三个区域表示）。 
回顾过去的研究，本书提供了不同研究小组取得的主要进展，对已知和未知的评论及展望，强调了不同研究问题和未来的研究需求，以促进在已知的未知领域和未知的未知领域的研究。 
简而言之，本书由12章组成，涉及此类废水的全球监管概况（第1章现有医疗废水管理条例及案例研究），常规污染物和微量污染物（药物、重金属、微生物和病毒）的观测浓度范围及废水的生态毒性（第2章医疗废水中的常见污染物和药物及第3章医疗废水的生态毒性）。然后根据两种方法对药物进行优先排序：OPBT（发生率、持久性、生物累积性和毒性）和基于风险熵计算的环境风险评估（第4章医疗废水中活性药物成分的优先排序）；关注医疗废水中常见的三类药物（抗生素、细胞抑制剂和X射线造影剂）的出现和潜在的环境影响（第5章医疗废水中造影剂、细胞抑制剂和抗生素的存在及风险），并讨论通过直接测量和预测模型评估医疗废水浓度和负荷的准确性及不确定性（第6章医疗废水中的药物浓度和负荷：预测模型还是直接测量更准确）。 
关于此类废水的管理和处理，本书包括对医疗废水和城市污水对集水区药物负荷的贡献的评估（第7章医疗废水对污水处理厂进水微量污染物负荷的贡献）及对不同国家采用的处理方法的分析（第8章欧盟经验的回顾研究及典型案例分析和第9章亚洲、非洲和澳洲医疗废水处理现状）。 
接下来的两章主要介绍了医疗废水单独处理的已投入使用的工程（第10章大型医疗废水处理工程案例研究）和旨在改善实验室或中试研究的目标微量污染物去除的前瞻技术（第11章医疗废水中试处理及创新技术）。结论中总结了关于医疗废水的产生、管理和处理的意见，并强调了未来研究的前景（第12章医疗废水管理和处理的评论及展望）。 
本书的受众广泛，包括参与医疗废水和含微量污染物废水管理及处理的研究人员与科学家，不同国家制定污水处理工程和战略的管理人员及决策者，参与医疗废水授权和管理的立法者，参与污水处理厂设计的环境工程师以及对这些问题感兴趣的研究人员和学生。 
最后，我真诚地感谢所有参加本书编写的作者，他们不仅为发展研究做出了贡献，更重要的是，这些学者愿意与其他读者分享他们的知识和发现。特别感谢HEC系列编辑Dami Barcel教授邀请我作为主编，以及Andrea Schlitzberger博士和她在斯普林格出版社的团队，他们支持我完成了本书的每一步创作。 

保罗·维里察 
意大利费费拉市 
2017年5月

本书由3大部分12章构成，第一部分（1～5章）全面分析了医疗废水的全球监管概况、常规/微量污染物的浓度范围及废水的生态毒性和环境风险评估；三类常见药物（抗生素、细胞抑制剂和X射线造影剂）出现和潜在的环境影响；通过直接测量和预测模型评估医院流出物浓度和负荷的准确性及不确定性。第二部分（6～9章）主要论述了医疗废水的管理和处理，包括对医院流出物和城市废水对集水区药物负荷的贡献的评估，对不同国家采用的处理方法的分析，以及亚洲、非洲和澳洲的医疗废水处理现状。第三部分（10～12章）系统分析了已投入使用的医疗废水处理工程和旨在改善实验室/中试研究的目标污染物去除的前瞻技术；总结了关于医疗废水的产生、管理和处理的意见，并提出未来的研究前景。本书对水处理行业研究人员、工程设计人员以及各级医院和医疗机构的管理人员有较大的参考价值。