流域水體及飲用水處理過(guò)程中抗生素抗性基因的行為特征.pdf

1、抗生素被廣泛應(yīng)用于感染性疾病的控制，是20世紀(jì)最重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。然而，長(zhǎng)期不合理使用和濫用抗生素導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生了耐藥性。作為細(xì)菌耐藥性的根本原因，抗生素抗性基因已被認(rèn)為是一種新型污染物。人類(lèi)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致地表水環(huán)境中抗生素抗性基因的廣泛傳播，而自來(lái)水廠常以河流、水庫(kù)為飲用水水源，抗生素抗性基因污染的控制需求對(duì)飲用水處理工藝提出了新的挑戰(zhàn)。自來(lái)水廠常采用生物活性炭工藝作為飲用水深度處理工藝，但關(guān)于生物活性炭對(duì)抗生素抗性基因處理效果的研究報(bào)道

2、較少。科學(xué)評(píng)估飲用水生物活性炭等工藝過(guò)程中抗生素抗性基因的行為特征和傳播規(guī)律，將有助于飲用水保障和人類(lèi)健康保護(hù)。
　　本研究通過(guò)高通量熒光定量PCR、16S rRNA高通量測(cè)序技術(shù)等，調(diào)查研究城郊流域水體中抗生素抗性基因、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)等的四季時(shí)空分布特征，評(píng)估人類(lèi)活動(dòng)對(duì)抗生素抗性基因傳播的影響程度。在飲用水水源背景的調(diào)查基礎(chǔ)上，研究實(shí)際自來(lái)水廠生物活性炭工藝中抗生素抗性基因的行為特征，鑒別目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)基因并解析其傳播機(jī)制。結(jié)合小試研究

3、結(jié)果，本研究對(duì)活性炭種類(lèi)、空床接觸時(shí)間、反沖洗方式等生物活性炭工藝參數(shù)進(jìn)行建議，為實(shí)際生物活性炭工藝中抗生素抗性污染的控制提供理論基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果顯示，城鎮(zhèn)、農(nóng)村等人類(lèi)區(qū)域抗生素抗性基因是背景值5.2-33.9倍，人類(lèi)活動(dòng)能造成抗生素抗性的普遍污染，高溫季節(jié)污染程度更為嚴(yán)重?？梢暬治觯ɑ蚓W(wǎng)絡(luò)和LEfSe分析）鑒別了城郊流域水體中抗生素抗性基因和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的生物標(biāo)記，blaVEB和tetM可作為代表污染基因以便于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

4、相關(guān)性分析認(rèn)為，城郊流域水體中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、可移動(dòng)基因元件均與抗生素抗性基因顯著相關(guān)性，其中可移動(dòng)基因元件是其傳播擴(kuò)散的主控因素。
　　自來(lái)水廠生物活性炭工藝中研究結(jié)果顯示，該工藝會(huì)導(dǎo)致飲用水抗生素抗性污染的加劇，抗生素抗性基因的檢出數(shù)量以及β-內(nèi)酰胺類(lèi)、喹諾酮-氯霉素類(lèi)、大環(huán)內(nèi)脂-林可酰胺-鏈陽(yáng)性菌素B類(lèi)抗性基因的相對(duì)豐度均上升了1倍。源解析認(rèn)為，出水抗生素抗性基因結(jié)構(gòu)受到了活性炭表面生物膜的影響，29個(gè)目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)基因進(jìn)入飲用水后

5、，不能得到有效的控制，將對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在危害。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試研究，活性炭選型會(huì)對(duì)生物膜形成和出水水質(zhì)產(chǎn)生影響，煤質(zhì)炭效果好于木質(zhì)炭，SEM電鏡結(jié)果顯示可能與活性炭孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，載銀活性炭能依靠銀離子抑菌效果而有效控制抗生素抗性傳播。生物活性炭長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，空床接觸時(shí)間影響到出水水質(zhì)情況，且存在膜污染的突變點(diǎn)，抗生素抗性基因的顯著上升。綜合考慮下，空床接觸時(shí)間設(shè)置為20min，并在達(dá)到突變點(diǎn)后進(jìn)行氣洗等反沖洗處理，可有效保