淡水环境中抗生素抗性基因的来源、归趋和风险

近年来淡水体中抗生素耐药菌及抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的广泛分布和快速传播已成为全球性的环境健康热点问题,国内外学者围绕淡水环境中ARGs的主要来源、多介质分布、转移机制及ARGs与微生物群落的互作机制开展了一系列研究.本文综述了医疗废水、污水处理厂尾水和养殖废水作为淡水环境中ARGs主要来源的关键作用,分析了国内外淡水环境中ARGs多介质分布和归趋特征,阐明了淡水环境中ARGs传播扩散途径和归趋影响因子,归纳了ARGs风险形成机制与评价方法,提出了未来关于淡水环境中ARGs的研究热点和趋势,以期为ARGs环境与健康风险管控提供参考.目前关于ARGs产生过程与归趋特性的认识仍相对局限,ARGs在水生食物链中动态归趋特征、传播扩散过程和暴露风险形成机制的相关研究亟待加强,淡水环境ARGs生态健康风险的系统评估方法也需尽快建立.     

上海某城市污水处理厂污水中药物和个人护理用品(PPCPs)的调查研究

通过两次采集上海某大型污水处理厂的水样,采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-M S/MS)技术对水样中的94种典型药物和个人护理用品(PPCPs)进行分析,并初步分析了污水处理工艺对典型药物的处理效果.结果显示,该厂污水中有咖啡因、布洛芬、酮洛芬、双氯酚酸、氧氟沙星、睾酮、诺龙、磺胺吡啶、磺胺甲恶唑、甲砜霉素、氟甲砜霉素、氯贝酸、磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙等15种药物被检出和定量.初沉出水中药物总浓度为8 643～10 481 ng·L1,主要为咖啡因,出厂水中药物总浓度为1 005 ～1 076 ng·L1.其中,磺胺二甲基嘧啶、甲砜霉素和氟甲砜霉素在相关报道中较少进行检测或没有检出.磺胺二甲基嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、氯霉素和诺龙4种药物经生化反应池(A/A/O)和二沉池处理之后未检出.以A/A/O为核心技术的污水处理工艺对咖啡因、氯霉素、甲砜霉素和诺龙等药物处理效率较好(85％～99％),但对大部分药物处理效果并不显著.     

磺胺类抗生素与群体感应抑制剂对发光菌的联合毒性及其机制初探

以Vibrio fischeri为模式生物,3类群体感应抑制剂(呋喃酮、吡咯酮和吡咯)与典型磺胺类抗生素为研究对象,测定了群体感应抑制剂与磺胺类抗生素联合急性毒性效应,通过群体感应抑制剂与信号分子竞争结合LuxR的实验和结合能Ebinding的测定,初步探讨了其联合毒性作用机制.结果显示,呋喃酮类化合物与磺胺类抗生素的二元等毒性比下的联合效应表现为协同与加和,吡咯酮类、吡咯类化合物与磺胺类抗生素的二元等毒性比下的联合效应分别表现为加和与拮抗;它们与LuxR的竞争结合力的差异,可能是它们与磺胺类抗生素等毒性比下的联合效应不同的原因.     

固相萃取-高效液相色谱法分析蔬菜中6种磺胺类抗生素

建立了固相萃取-高效液相色谱同时测定蔬菜中6种磺胺类抗生素的分析方法.以每克蔬菜(干样)加5ml乙腈(添加2g无水硫酸钠、0.1g乙酸钠、O.1gNa2EDTA)超声提取25min,采用正己烷液-液萃取去脂,C18柱净化富集.以磷酸(0.01mol·1-1,pH2.5):乙腈=80:20(V:V)溶液作为流动相,检测波长为270nm.蔬菜样品中6种磺胺类抗生素的回收率为50.8%-98.9%,定量限为21.9-72.8μg·k-1.利用该方法对不同蔬菜样品进行了分析,6种磺胺类抗生素均不同程度被检出,总含量在0.38-2.24 mg.kg-1(鲜重)之间.     

红霉素对连续3个世代多刺裸腹溞存活和生殖的影响

红霉素是一种常用的大环内酯类抗生素,其对多刺裸腹溞连续世代生活史参数的影响尚不得而知。本文以连续3个世代的多刺裸腹溞为对象,研究了不同浓度(0.02、0.2、2、20、200和2 000μg·L~(-1))的红霉素对其平均寿命、首次生殖年龄、生殖窝数、窝卵数和总后代数等的影响。结果表明,红霉素浓度对多刺裸腹溞的平均寿命、首次生殖年龄、生殖窝数、窝卵数和总后代数的影响在多刺裸腹溞世代间均存在着明显的差异。与空白对照组相比,红霉素浓度对多刺裸腹溞F0代平均寿命的影响表现出"低(0.02μg·L~(-1))促高(2~2 000μg·L~(-1))抑"的剂量-效应关系,暴露于20μg·L~(-1)红霉素溶液中的多刺裸腹溞F0代的生殖窝数显著减小了55.76%,但暴露于各浓度红霉素溶液中的多刺裸腹溞F1和F2代的平均寿命和生殖窝数均未出现显著性差异;暴露于各浓度红霉素溶液中的多刺裸腹溞F0代的首次生殖年龄也未出现显著性差异,但暴露于0.2、20~2 000μg·L~(-1)红霉素溶液中的F1代的首次生殖年龄显著减小了4.90%~15.69%,暴露于0.2~2 000μg·L~(-1)红霉素溶液中的F2代的首次生殖年龄显著减小了5.00%~16.00%;暴露于20和200μg·L~(-1)红霉素溶液中的多刺裸腹溞F1代的窝卵数分别显著增加了28.87%和10.18%,但暴露于各浓度红霉素溶液中的F0和F2代的窝卵数未出现显著性差异;暴露于2~200μg·L~(-1)的红霉素溶液中的多刺裸腹溞F0代的总后代数显著减少了43.99%~62.21%,而暴露于20和200μg·L~(-1)红霉素溶液中的F1代的总后代数分别增加28.56%和37.17%,红霉素浓度对多刺裸腹溞总后代数的显著性影响在F2代中消失。本研究结果表明,多刺裸腹溞对不同剂量红霉素多代暴露表现出适应性或耐受性。     

饮用水活性炭净水器对抗生素抗性基因的去除效果

为了评估不同类型家用饮用水活性炭净水器对常规水质及新型污染物抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）的净化能力,购置了6种具有不同滤芯结构的家用活性炭净水器,对常规水质指标及抗性基因的动态变化（80 d）进行跟踪调查。实验结果显示:活性炭净水器能长期有效去除余氯,但对有机物的去除效果随着时间推移而减弱。活性炭的物理性质对净水性能影响较大,比表面积越大,吸附性能就越强,去除有机物的能力就越高。采用qPCR定量分析了饮用水中5种抗性基因,绝对丰度最高的是sul1和tetA,活性炭净水器出水中抗性基因的绝对丰度随时间增加逐渐上升,48~80 d时出水中抗性基因绝对丰度达到较高水平。具有刚性孔隙和渐紧过滤结构的烧结活性炭能对抗性基因起到一定的控制效果。水中有机物质和Ⅰ类整合子intI1在抗性基因的增殖与传播中发挥了重要作用。     

辽宁省畜禽养殖业抗生素排放特征及减排路径分析

抗生素作为新兴环境污染物,已成为国内外研究的热点问题.以磺胺类和四环素类抗生素为研究对象,运用物质流分析方法,对辽宁省畜禽养殖业抗生素的排放特征进行系统分析,并通过情景分析法对各减排路径进行了比较分析.结果表明：2017年辽宁省畜禽养殖业两类抗生素的消耗总量为712 t,排放总量为280 t;排泄物中的抗生素有39.34%进入养殖废水,60.66%进入养殖粪便,废水和粪便中抗生素的去除率分别为7.50%和8.15%;从排放去向看,土壤环境抗生素的负荷量明显高于水环境;2000—2014年,辽宁省畜禽养殖业抗生素排放总量呈逐年增加趋势,2015年略有下降,2017年出现明显下降,抗生素排放量主要受养殖数量影响;饲料"禁抗"情景可使抗生素排放量削减18.02%,改善废物资源化利用情景和加强废物末端治理情景抗生素排放量可分别削减13.05%和25.29%,全过程优化情景抗生素排放量可削减46.99%.     

真菌对磺胺二甲氧嘧啶降解过程的转录组分析及差异表达基因的功能分析

采用黄孢原毛平革菌降解磺胺二甲氧嘧啶（SDM）,4 d后SDM的去除率达74%,降解速率达3.24 mg·L^-1·d^-1.采用Illumina高通量测序平台对降解SDM后的菌株与对照组菌株进行测序,通过GO和KEGG富集分析,得到的差异表达基因能显著富集到与降解相关的“氧化还原酶活性”途径,及与应激反应有关的“ABC转运体”路径.通过对高表达高上调的差异表达基因的筛选与分析,得到了耐受和降解SDM的功能基因.水通道蛋白、ABC转运蛋白及甲基转运酶基因等在黄孢原毛平革菌对环境的耐受中起到重要的作用.乙醇氧化酶、细胞色素P450和糖苷水解酶等在黄孢原毛平革菌对SDM的降解中起着关键的作用.本文从转录组水平分析了SDM的降解机制,为黄孢原毛平革菌在环境修复中的应用提供一定的参考.     

螺旋霉素废水处理过程中菌群结构、水质特征及抗性基因之间关系分析

抗生素制药废水常含有大量抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARG）,传播抗性污染的风险高于城市污水,但目前人们对抗生素制药废水处理过程中ARG转归影响机制研究尚有不足.本研究采用高通量测序考察某螺旋霉素制药废水厂A²O工艺过程中菌群结构变化,并通过多种统计学分析方法考察菌群结构、水质特征及ARG之间的相互关系.结果表明,生物处理单元中污泥的菌群结构受进水水质影响较小,其中厌氧和缺氧池中均以产甲烷菌与硫酸盐还原菌为优势菌,好氧池和二沉池中优势菌群的功能较为复杂;A²O系统对常规污染物去除效果较好,但不能稳定削减潜在致病菌丰度.水质特征、菌群结构和ARG之间存在显著相互影响关系,其中废水处理过程中生物量、NH₄⁺-N和化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）与ARG和可移动遗传元件（mobile genetic elements,MGE）的分布密切相关.在水相和泥相中对ARG和MGE产生显著影响的菌属不同,而且泥相中有更多的潜在致病菌与ARG显著相关性,即污泥中微生物同时获得耐药性和致病性的可能性比水相中高.本研究可为今后抗生素制药废水处理过程的抗性污染控制提供科学参考.     

环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.