流域水體及飲用水處理過程中抗生素抗性基因的行為特征.pdf

1、抗生素被廣泛應用于感染性疾病的控制，是20世紀最重要的醫(yī)學發(fā)現(xiàn)之一。然而，長期不合理使用和濫用抗生素導致細菌產生了耐藥性。作為細菌耐藥性的根本原因，抗生素抗性基因已被認為是一種新型污染物。人類活動會導致地表水環(huán)境中抗生素抗性基因的廣泛傳播，而自來水廠常以河流、水庫為飲用水水源，抗生素抗性基因污染的控制需求對飲用水處理工藝提出了新的挑戰(zhàn)。自來水廠常采用生物活性炭工藝作為飲用水深度處理工藝，但關于生物活性炭對抗生素抗性基因處理效果的研究報道

2、較少?？茖W評估飲用水生物活性炭等工藝過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健康保護。
　　本研究通過高通量熒光定量PCR、16S rRNA高通量測序技術等，調查研究城郊流域水體中抗生素抗性基因、細菌群落結構等的四季時空分布特征，評估人類活動對抗生素抗性基因傳播的影響程度。在飲用水水源背景的調查基礎上，研究實際自來水廠生物活性炭工藝中抗生素抗性基因的行為特征，鑒別目標風險基因并解析其傳播機制。結合小試研究

3、結果，本研究對活性炭種類、空床接觸時間、反沖洗方式等生物活性炭工藝參數(shù)進行建議，為實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。
　　研究結果顯示，城鎮(zhèn)、農村等人類區(qū)域抗生素抗性基因是背景值5.2-33.9倍，人類活動能造成抗生素抗性的普遍污染，高溫季節(jié)污染程度更為嚴重?？梢暬治觯ɑ蚓W(wǎng)絡和LEfSe分析）鑒別了城郊流域水體中抗生素抗性基因和細菌群落結構的生物標記，blaVEB和tetM可作為代表污染基因以便于長期監(jiān)測。

4、相關性分析認為，城郊流域水體中細菌群落結構、可移動基因元件均與抗生素抗性基因顯著相關性，其中可移動基因元件是其傳播擴散的主控因素。
　　自來水廠生物活性炭工藝中研究結果顯示，該工藝會導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-內酰胺類、喹諾酮-氯霉素類、大環(huán)內脂-林可酰胺-鏈陽性菌素B類抗性基因的相對豐度均上升了1倍。源解析認為，出水抗生素抗性基因結構受到了活性炭表面生物膜的影響，29個目標風險基因進入飲用水后

5、，不能得到有效的控制，將對人類健康產生潛在危害。
　　通過實驗室小試研究，活性炭選型會對生物膜形成和出水水質產生影響，煤質炭效果好于木質炭，SEM電鏡結果顯示可能與活性炭孔隙結構有關，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。生物活性炭長期運行過程中，空床接觸時間影響到出水水質情況，且存在膜污染的突變點，抗生素抗性基因的顯著上升。綜合考慮下，空床接觸時間設置為20min，并在達到突變點后進行氣洗等反沖洗處理，可有效保