废水处理系统中抗生素抗性基因分布特征

废水处理厂被认为是抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究抗性基因在进水状况复杂的废水处理厂沿程的分布变化特征,选取以生产抗生素为主导行业的某化工园区废水处理厂,使用实时荧光定量PCR对废水处理厂沿程ARGs的种类、丰度变化进行研究.结果表明,废水处理厂水体中检出16种ARGs,四环素类、磺胺类ARGs为废水处理厂中占主导的抗性基因,并检出可移动遗传元件int I1,其丰度与磺胺类抗性基因的丰度(P 0. 05,r 0. 95)存在相关性,表明可移动遗传元件int I1可能促进了磺胺类抗性基因的迁移和转化.园区医药企业以合成大环内酯类抗生素为主,由于选择性压力,园区废水中,erm B抗性基因的绝对丰度远远高于其他废水中erm B的绝对丰度.废水经过废水处理厂生物处理工艺,总ARGs绝对丰度下降了1. 16个数量级,经过芬顿工艺处理后,总ARGs绝对丰度下降了2. 46个数量级,表明该废水处理工艺中深度处理工艺对ARGs的去除效果优于生物处理.高浓度、可移动的ARGs已经存在于水体中,如果没有得到有效治理,从废水处理厂排出,将给环境带来高度风险.     

抗生素抗性基因在两级废水处理系统中的分布和去除

废水处理系统被认为是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究ARGs在废水处理系统中的分布特征和去除情况,选取某精细化工园区内的制药废水处理系统和园区综合性废水处理系统,使用PCR和实时荧光定量PCR对不同处理单元中ARGs的存在情况和丰度变化进行研究.在两个系统进水中分别检出了10种和15种ARGs,其中以四环素类和磺胺类ARGs居多,并首次检出了dfrA13基因.进水中sulⅠ和sulⅡ基因的丰度最高,随后依次是dfrA13、tetQ、floR、tetO和tetW基因.制药废水处理系统使总ARGs浓度上升了0.21个数量级,出水汇入园区综合性废水处理系统再次处理,其对综合性废水处理系统进水中总ARGs的贡献率为5.05%.综合性废水处理系统使总ARGs浓度下降了1.03个数量级,残留ARGs同最终出水一起直接排海,对近海环境中微生物群落的潜在影响有待深入研究.     

水源型水库抗生素抗性基因赋存特征研究

饮用水水源地中抗生素抗性基因会威胁生态安全和人类健康.为了探究抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)在金泽水源型水库中的赋存特征,以及水库净化措施对抗生素抗性基因的净化作用,选择微生物活性较高的夏季时期采集水样,采用高通量荧光定量PCR和16S rRNA实时荧光定量PCR进行研究.结果表明,该水库检出62种ARGs;多重抗药类、氨基糖苷类和磺胺类ARGs为水库内占主导的抗性基因.抗生素抗性基因绝对丰度从水库的预处理区至生态净化区,再至输水区呈逐渐降低的趋势,表明水库净化措施对削减ARGs含量有一定作用.抗性基因丰度与可移动基因元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)丰度存在显著相关性(p0.05),表明MGEs对ARGs的水平转移、传播和富集具有重要作用.     

长江下游某水源型水库抗生素抗性基因污染研究

抗生素抗性基因是水环境中的新型污染物.为了探究夏季时期长江下游某水源型水库抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)污染赋存特征,分别采集了水体和沉积物样本并使用高通量荧光定量PCR和实时荧光定量PCR进行研究.结果表明,长江下游水体中检测出104种ARGs,水库水体中检测出118种ARGs,沉积物中检测出124种ARGs.β-内酰胺类、多重抗药类、其他类共54种ARGs为水库中占主导的抗性基因.抗性基因绝对丰度在水体中呈现从长江下游到库内富集的趋势,这表明水环境中的ARGs在水库中富集;相对丰度特征呈现长江下游水介质与库内水介质聚类,水介质与沉积物介质聚类.水体样本的整合子(CintⅠ-1(class 1)、intⅠ-1(clinical))与其ARGs总量之间存在显著的相关性(r=0.750,p0.05;r=0.971,p0.05),说明整合子对ARGs转移和富集具有重要作用.     

华中地区供水水库抗生素抗性基因的季节变化及影响因素

为明确华中地区饮用水水源地抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的赋存特征,本研究选取了11个大型饮用水水源地,分别于2019年秋季和2020年夏季对整合子基因intI1和19个ARGs进行了定量.结果表明,水库环境中ARGs的丰度并不随时间产生明显变化.四环素类、磺胺类及β-内酰胺类耐药基因是华中地区供水水库的优势基因.选取的2种磺胺类ARGs sul1及sul2丰度和检出率均处于较高水平,表明这两种基因是水库环境的优势基因.耐多粘菌素基因mcr-1并未检出,表明我国抗生素限用政策已取得一定效果.与其他环境介质相比,水库环境中ARGs丰度处于较低水平.相关性分析结果显示水质指标与ARGs有一定相关性,表明水质指标可以成为水库环境中ARGs污染的指示指标.由于碳青霉烯类抗生素用量受到严格限制及其易降解的特性,其相应ARGs丰度及检出率均较低;四环素类耐药基因与其他类耐药基因关系密切,基因的水平转移可能是导致该现象的重要因素;intI1虽然整体上与ARGs相关性不强,但仍可能是导致水库环境中个别基因传播扩散的重要因素.     

某集约化肉鸡饲养场PM2.5中抗生素抗性基因的分布特征

集约化家禽饲养场是抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源,而PM_(2.5)作为ARGs可能向人体暴露的重要途径还未得到很好地研究.本文采集了集约化肉鸡饲养场舍内PM_(2.5)和粪便以及舍外PM_(2.5)样品,利用荧光定量PCR(q PCR)进行一类整合子(int I1)、总细菌(16S r DNA)和6类共19种ARGs丰度的检测.结果显示,除blaGES-1和blaSHV-1之外,其余17种ARGs在6类样品中均有检出.磺胺类、四环素类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因在舍内粪便中丰度较高,达到1. 04×109～3. 27×1010copies·g-1,粪便是饲养场PM_(2.5)中ARGs的主要来源.舍内PM_(2.5)中以磺胺类和大环内酯类抗性基因丰度较高,分别为(8. 9±1. 9)×107copies·m-3和(5. 6±3. 1)×107copies·m-3,且舍内PM_(2.5)中ARGs丰度明显高于舍外. PM_(2.5)质量浓度与16S r DNA、int I1和ARGs丰度呈显著正相关,表明集约化饲养场中PM_(2.5)是空气传播细菌、ARGs和int I1的储存库和传播者. 6类样品中int I1丰度均高于ARGs,同时int I1和ARGs的共存关系表现出了多药耐药性的威胁,易对饲养人员和家禽健康及周边空气环境造成危害.     

长江武汉段水源地典型抗生素及抗性基因污染特征与生态风险评价

为了探究长江武汉段水源地抗生素和抗性基因(ARGs)的分布特征和相关性以及潜在生态风险,采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法(SPE-UPLC-MS/MS)和实时荧光定量PCR技术分别分析了全武汉市饮用水水源地中13种抗生素和10种ARGs的赋存水平.结果表明,在16处水源地样品中共检出9种抗生素,浓度范围为ND(未检出)～177.36 ng·L^-1,红霉素、磺胺嘧啶和磺胺对甲氧嘧啶的检出率均为100%,抗生素浓度分布呈现(以汉江汇入口划分长江干流上下游):支流举水<长江干流下游<长江干流上游<支流汉江<支流滠水.长江干流下游ARGs总绝对丰度明显高于长江干流上游和汉江,磺胺类ARGs显著高于其他三类ARGs耐药基因的平均丰度(P<0.05),ARGs中sul1与sul2、ermB、qnrS、tetW和intI1等5种ARGs存在显著正相关关系(P<0.01),相关系数分别为0.768、 0.648、 0.824、 0.678和0.790,磺胺类ARGs组内相关性弱于组间ARGs的相关性.磺胺甲■唑、金霉素、罗红霉素和恩诺沙星...     

九龙江口微塑料与抗生素抗性基因污染的分布特征

河口区域普遍存在微塑料（MPs）和抗生素抗性基因（ARGs）污染,同时微塑料还可能富集ARGs,从而扩大ARGs的传播范围.本研究以福建省九龙江口为调查区域,首次分析了九龙江口不同采样点水样以及沉积物中的MPs分布特征,同时测定各样品中8种常见的ARGs丰度,并对二者之间的丰度进行相关性分析.结果表明：①九龙江河口水环境中微塑数浓度范围为2~66 n ·L^-1,沉积物中含量范围（以dw计）为8~85 n ·kg^-1,85%以上的微塑料粒径在1 mm以下,微塑料材质主要为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）;②九龙江河口优势的ARGs为四环素类抗性基因tetC和tetG以及磺胺类抗性基因sul2,水中ARGs丰度随盐度增加呈递减趋势;③九龙江水体中MPs浓度、ARGs相对丰度和一类整合子基因intI1丰度呈两两正相关性,说明微塑料可能促进了水体中ARGs的传播和水平基因转移（HGT）.     

黄河兰州段河岸带土壤中微生物与耐药基因的赋存特征

河岸带土壤是流域的重要组成部分,生物污染物赋存特性影响了流域水环境的污染治理.以农田、周山和工业用地为代表性土壤,探究黄河兰州段河岸带土壤中微生物群落结构、抗生素抗性基因（ARGs）及其遗传原件（MGEs）的赋存特征.结果表明,变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为黄河兰州段河岸带土壤的优势菌门.河岸带土壤的微生物种群结构与土地利用类型存在相关性（P<0.05）.细菌群落的α多样性指数由大到小依次为：农田>周山>工业.定量PCR结果表明,磺胺类ARGs为黄河流域兰州段土壤中的优势基因,其中sul1丰度最高,为其它检测ARGs的20~36 000倍.工业类型土壤的ARGs中的总绝对丰度最高.主坐标分析（PCoA）显示ARGs的赋存特性与土地类型也有显著性关联（P<0.05）,并且intl1与tnpA-04分别对磺胺类ARGs和四环素类ARGs的传播具有驱动效果.冗余分析（RDA）表明,黄河兰州段河岸带土壤中的无机盐离子和总磷的含量是改变微生物结构的主要理化因子,盐杆菌门和酸杆菌门是驱动ARGs结构变化的主要微生物菌群.     

某集约化肉鸡饲养场PM_(2.5)中抗生素抗性基因的分布特征

集约化家禽饲养场是抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源,而PM2.5作为ARGs可能向人体暴露的重要途径还未得到很好地研究。本文采集了集约化肉鸡饲养场舍内PM2.5和粪便以及舍外PM2.5样品,利用荧光定量PCR(qPCR)进行一类整合子(intI1)、总细菌(16S rDNA)和6类共19种ARG丰度的检测。结果显示,除blaGES-1和blaSHV-1之外,其余17种ARGs在6类样品中均有检出。磺胺类、四环素类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因在舍内粪便中丰度较高,达到1.04×109~3.27×1010 copies·g-1,粪便是饲养场PM2.5中ARGs的主要来源。舍内PM2.5中以磺胺类和大环内酯类抗性基因丰度较高,分别为(8.9±1.9)×107 copies·m-3和(5.6±3.1)×107 copies·m-3,且舍内PM2.5中ARGs丰度明显高于舍外。PM2.5质量浓度与16S rDNA、intI1和ARGs丰度呈显著正相关,表明集约化饲养场中PM2.5是空气传播细菌、ARGs和intI1的储存库和传播者。6类样品中intI1丰度均高于ARGs,同时intI1和ARGs的共存关系表现出了多药耐药性的威胁,易对饲养人员和家禽健康及周边空气环境造成危害。     

A preliminary investigation on the occurrence and distribution of antibiotic resistance genes in the Beijiang River, South China

The occurrence of antibiotic resistance genes (ARGs) was investigated and quantified in 20 water samples collected in the Beijiang River, South China. Sulfonamide- and tetracycline-resistant bacteria were present in 17 and 14 of the collected 20 samples. For sulfonamide ARGs, sulI and sulII were frequently observed in the Beijiang River. The levels of sulI were higher than sulII (p < 0.05), with the mean values of (1.41 ± 1.12) × 10-2 and (1.58 ± 1.71) × 10-3 copies/16S rDNA, respectively. For tetracycline ARGs, tetG had the highest frequency, 100%, followed by tetA (85%), tetO (85%), tetC (70%), tetX (60%), tetM (40%) and tetQ (20%), while tetE and tetS were not detected in all the samples from the Beijiang River. On the other hand, tetC had the highest concentration, ranging from 8.30 × 10-2 to 13.20 copies/16S rDNA. The poor correlation between ARGs and antibiotic concentrations revealed that the self-amplification and persistence of ARGs were the reasons that made ARGs exist in the water environment even though the antibiotic selecting pressure was absent. Because so few field measurements have been conducted for investigating the levels of ARGs in rivers in South China, this study provides an important insight on better understanding the occurrence and spread of ARGs in such an ecosystem.     

升级A/O工艺污水处理系统中抗生素抗性基因的分布与去除研究

针对北方某采用升级A/O工艺的生活污水处理厂,使用实时荧光定量PCR技术,探究污水厂中ARGs的分布及各处理工艺段对ARGs的去除效果.结果表明：四环素抗性基因（tetA、tetC和tetM）、磺胺抗性基因（sul1和sul2）、大环内酯抗性基因（ermA和ermF）和喹诺酮抗性基因（parC和gyrA）在污水和污泥中均被检出.污水厂进水中ARGs的绝对丰度为2.65×10³~1.01×10⁶ copies·mL^-1,升级A/O工艺未能有效削减ARGs,出水中ARGs的绝对丰度为9.22×10³~1.15×10⁶ copies·mL^-1,污泥中ARGs的绝对丰度为8.07×10⁷~2.65×10¹¹ copies·g^-1.深度处理工艺对ARGs的去除效率对比结果显示,生物活性炭工艺对ARGs的削减效果优于紫外消毒.     

Characterizing the antibiotic resistance genes in a river catchment: Influence of anthropogenic activities

Previous studies on environmental antibiotics resistance genes(ARGs) have focused on the pollution sources such as wastewater treatment plants, aquaculture and livestock farms,etc. Few of them had addressed this issue in a regional scale such as river catchment. Hence,the occurrence and abundances of 23 ARGs were investigated in surface water samples collected from 38 sites which located from the river source to estuary of the Beijiang River.Among them, 11 ARGs were frequently detected in this region and 5 ARGs(sul I, sul II, tet B,tet C, and tet W) were selected for their distribution pattern analysis. The abundances of the selected ARGs were higher in the upstream(8.70 × 10~6 copies/ng DNA) and downstream areas(3.17 × 10~6 copies/ng DNA) than those in the midstream areas(1.23 × 10~6 copies/ng DNA), which was positively correlated to the population density and number of pollution sources. Pollution sources of ARGs along the Beijiang River not only had a great impact on the abundances and diversity, but also on the distribution of specific ARGs in the water samples. Both sul I and sul II were likely originated from aquaculture farms and animal farms,tet W gene was possibly associated with the mining/metal melting industry and the electric waste disposal and tet C gene was commonly found in the area with multiple pollution sources.However, the abundance of tet B was not particularly related to anthropogenic impacts. These findings highlight the influence of pollution sources and density of population on the distribution and dissemination of ARGs at a regional scale.     

Temporal variation and sharing of antibiotic resistance genes between water and wild fish gut in a peri-urban river

Antibiotic resistance genes (ARGs) as emergence contaminations have spread widely in the water environment. Wild fish may be recipients and communicators of ARGs in the water environment, however, the distribution and transmission of ARGs in the wild fish and relevant water environment were rarely reported. Here, we have profiled ARGs and bacterial communities in wild freshwater fish and relevant water in a peri-urban river using high-throughput qPCR and 16S rRNA gene sequence. A total of 80 and 220 unique ARG subtypes were identified in fish and water samples. Fish and water both showed significant ARG seasonal variations (P < 0.05). The highest absolute abundance of ARGs in fish and water occurred in summer (1.32 × 10⁹ copies per g, on average) and autumn (9.04 × 10⁶ copies per mL), respectively. In addition, the bipartite network analysis showed that 9 ARGs and 1 mobile genetic element continuously shared in fish and water. Furthermore, bacteria shared in fish and water were found to significantly correlate with shard ARGs. The findings demonstrate that bacteria and ARGs in fish and water could interconnect and ARGs might transfer between fish and water using bacteria as a spreading medium.     

尾矿库水体环境抗生素抗性基因的分布特征

抗生素抗性基因是近年来人们普遍关注的新型环境生物污染物,也是科学家们研究的热点.为了探究尾矿库水体环境抗生素抗性基因的污染特征,揭示尾矿库水体环境抗生素抗性基因的影响因素,本文采用超高通量定量PCR技术（HT-qPCR）,研究了某尾矿库的4个点位的水体抗生素抗性基因的多样性、丰度和驱动机制.结果表明,尾矿库水体环境具有种类多样的抗生素抗性基因,库区水体（WK0）、主坝排渗水（WK1）、副坝排渗水（WK2）和河水（HS）分别检测出抗生素抗性基因97、52、44和56种,可移动遗传元件分别检测到11、6、3和6种;在绝对丰度水平上,库区水体（WK0）、主坝排渗水（WK1）、副坝排渗水（WK2）和河水（HS）分别有1.75×10⁸、6.39×10⁷、9.90×10⁷和7.37×10⁷ copies·L^-1,库区水体的抗性基因丰度最高,表明库区是一个潜在的抗性基因存储库;冗余分析（RDA）表明,铜Cu、总有机碳TOC和可移动遗传元件（MGEs）与抗生素抗性基因呈显著正相关的关系,这3个因素对抗生素抗性基因变化的解释量达到了61.64%（前两轴）,因此Cu、TOC和MGEs对尾矿库水体环境抗生素抗性基因的赋存和演变可能具有重要作用.     

石化废水处理厂中耐药菌和耐药基因的分布特征与去除效能解析

抗生素耐药性污染已成为全球新兴环境问题之一.本研究选取某座石化废水处理厂,对耐药菌（ARB）和3种形态耐药基因（ARGs）：细胞内耐药基因（iARGs）、细胞外附着态耐药基因（aeARGs）和游离态耐药基因（feARGs）的分布特征与去除效能开展研究.结果表明,废水处理厂中检出四环素、磺胺和氨苄西林这3类ARB,其绝对浓度为8.45×10²~2.38×10⁵ CFU·mL^-1.厌氧处理可使这3类ARB绝对浓度下降0.04 lg~0.21 lg;曝气和沉淀处理对ARB的影响因其类型而异;出水ARB绝对浓度高出进水水平0.12 lg~0.63 lg.活性污泥中aeARGs和iARGs绝对丰度分别为1.96×10⁷~3.02×10¹⁰ copies·g^-1和5.22×10⁷~4.15×10¹⁰ copies·g^-1;而废水中feARGs绝对丰度为5.90×10⁸~1.01×10¹² copies·L^-1.厌氧处理可去除0.13 lg~0.65 lg aeARGs和0.04 lg~0.28 lg iARGs;曝气和沉淀处理对aeARGs和iARGs的去除效果受ARGs类型和形态影响;出水中feARGs绝对丰度较进水升高0.06 lg~0.81 lg.冗余分析表明,ARB浓度与COD、Cl^-和总氮浓度显著正相关（P<0.05）;aeARGs丰度与COD和总氮浓度显著正相关（P<0.05）;iARGs和feARGs丰度均与重金属浓度显著正相关（P<0.05）.本研究证实了石化废水处理厂具有ARB和不同形态ARGs的富集风险,并为特种工业废水耐药性污染研究与防治提供理论基础.     

江苏省代表性水源地抗生素及抗性基因赋存现状

抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）是环境中重要的新兴污染物,为探明江苏省代表性水源地多种环境介质中抗生素和ARGs的污染水平及影响因素,于2018年12月和2019年6月采集苏北、苏中和苏南的5处代表性集中式饮用水水源地取水口处水体、表层沉积物和石相附着生物膜样品,对3种介质中10种代表性抗生素浓度、1类整合子酶基因intl1和7种代表性ARGs的绝对丰度进行检测分析.结果表明,5处水源地中目标抗生素和ARGs处于较低赋存水平.磺胺类抗生素在水体、表层沉积物和附着生物膜中的赋存量分别为NF（未检出）~37.4 ng·L^-1,NF~47.3 ng·g^-1和NF~3759.1 ng·g^-1.喹诺酮类抗生素在3种介质中的浓度和含量分别为NF~5.3 ng·L^-1、0.4~32.5 ng·g^-1和NF~4220.9 ng·g^-1.目的ARGs中,sul1、sul2、tetW和tetQ的检出率为100%,其中磺胺类抗生素ARGs,即sul1和sul2基因丰度最高.表层沉积物和附着生物膜中的ARGs丰度相当,高于水体中ARGs的丰度.网络分析结果表明,所属拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门和放线菌门的细菌最有可能成为代表性水源地中ARGs的潜在宿主,在ARGs的扩散和转移过程中起重要作用.研究结果对于江苏省集中式饮用水源地水环境质量状况评估和水质安全保障具有一定的科学指导意义.     

热碱解-中温两相厌氧消化工艺运行效能及抗生素抗性基因(ARGs)变化研究

为实现剩余污泥稳定化,并评估剩余污泥的生态环境风险,本研究采用热碱解-中温两相厌氧消化(Thermal-Alkaline Pretreatment-Mesophilic Two Phase Anaerobic Digestion,taMTPAD)工艺处理剩余污泥.考察了热碱解条件及在20、16和10 d 3个不同的总水力停留时间(Total Hydraulic Retention Time,tHRT)下,taMTPAD工艺的运行效果及消化前后抗生素抗性基因(ARGs)的变化.结果表明,对于taMTPAD工艺,当tHRT=10 d时,产酸相的挥发性脂肪酸(VFA)积累量和产甲烷相的日产气量达到最大值,但对ARGs的控制效果最差;tHRT=16 d时反应器的运行效果与tHRT=20 d时接近,但对磺胺类ARGs的控制效果不如tHRT=20 d时;当tHRT=20 d时,挥发性固体(VS)去除率和ARGs的削减效果最好.对比tHRT=10 d时的taMTPAD工艺和MTPAD(两相厌氧消化)工艺,发现对剩余污泥进行热碱预处理能提升产酸相150.32%的VFA产量和产甲烷相89.3%的甲烷产率,但同时热碱解却使得厌氧消化后污泥部分ARGs(sul1、tetO、tetW、tetX)相对丰度回升.研究表明,延长tHRT有利于taMTPAD工艺削减ARGs和VS,而缩短tHRT则有利于产气.