【杭州水處理設備網m.esdzu.com】抗生素及其殘留會引發抗生素抗性基因污染�？股�素抗性基因被視為一種新型的環境污染物，環境科研領域受到廣泛關注，其分布情況和傳達機制成為現今研究的焦點。通過總結水環境中抗生素抗性細菌和抗性基因的分布以及消毒工藝對抗生素抗性基因的去除效果，認為氯消毒相對其他消毒方法在去除抗生素抗性基因中更經濟可行，且消毒處置可以影響抗性基因的接合轉移率，從而對抗性基因的水平轉移起到抑制作用，并可能進一步影響到抗生素抗性基因的傳達和擴散。

抗生素抗性基因(antibioticresistancegenes,A RG能對抗生素產生抗性的基因，微生物，包括病原微生物，耐藥性形成和擴散的物質基礎，一類新型環境污染物。能在微生物包括病原微生物間傳播，還可從細菌、人類散播源和動物源等傳播擴散到自然環境和飲用水系統中。甚至ARG能通過攜帶抗性基因的質粒等可移動遺傳元件進入人體，致使抗生素療效下降，細菌感染的治療更加棘手。有報道世界上每年因抗結核桿菌受影響人數達50萬，歐盟每年約2.5萬人死于感染多重抗性細菌，美國每年約6.3萬人死于醫院獲得性細菌感染。目前臨床上使用的所有抗生素幾乎都存在其抗性細菌(antibioticresistancebacteria,A RB甚至呈現“超級細菌”如“新德里.梅塔洛一號”NewDelhi-Metallo-1,NDM-1因此，ARG極可能引發公共健康危機。

環境中ARG主要發生于醫療和畜牧業臨時濫用或誤用抗生素，從而使水體、土壤、活性污泥等環境介質成為ARB或ARG源和匯。目前，已有大量報道在水環境、土壤、堆積物中檢測到ARG甚至空氣中也檢測到ARG這些ARG可持久存在于環境中，并且在攜帶ARG微生物死亡后，釋放到環境中的裸露的DNA 分子最終又可通過基因重組轉入其它微生物而使其具有抗性，給人類和動物平安帶來潛在威脅。特別是水環境已成為ARG散播的重要介質，也是ARG重要貯存庫之一。本文論述了ARG水環境中的分布，總結了目前水處置工藝中消毒對ARG去除效果，并探討了消毒處置對其傳播擴散的影響機制水處理設備。

1A RG水環境中的分布及傳播擴散

A RG和ARB已被證明在地表水、市政污水、污水處置廠出水以及飲用水中普遍存在且種類繁多，迄今已在各種水體中檢測出上百種ARG例如在北美、歐洲、東亞和東南亞等地區的9個國家的飲用水、海水、地表水、醫療廢水、化糞池及污水處置廠檢測出大環內酯類(如aphA 1aphA 2aadA 1磺胺類(如dfrA 12dfrA 17sulIβu內酰胺類(如blaTEM-1blaOXA -1blaPSE-1四環素類(如tetA tetHtetJtetYtetZ青霉素類(如mecA penA 和大環內酯類(如ermA mphA 等多達50種ARG表1一般認為水環境中的這些ARG主要通過醫療和水產養殖廢水直接進入地表水體，也可由糞便施肥使其先進入到土壤環境，再隨雨水等地表徑流滲透到地下水中。因此，ARG水環境中廣泛分布，特別是污水處置廠，由于含抗生素和ARB廢水直接排入其中而富集大量ARG成為ARG集聚和傳播的一個重要媒介。如Su等從污水廠分離到98.4%菌株對檢測的抗生素具有抗性，90.6%菌株至少對3種抗生素表示出抗性。水體環境中這些ARB和ARG存在不只會威脅到飲用水平安，也可能影響到水資源的循環利用。研究發現，用淡水和處置后廢水灌溉過的土壤均檢測出高水平的抗生素抗性�？梢姡�水環境中ARG普遍存在且可能對人類健康和環境生態帶來影響.實驗室純水設備。

A RG主要通過垂直基因轉移(verticalgenetransfer,VGT和水平基因轉移(horizontalgenetransfer,HGT兩種方式進行傳達擴散。垂直基因轉移是依靠微生物親代之間的分裂生殖進行;水平基因轉移則是ARG通過接合(conjug轉化(transform轉導(transduct轉座以及細菌溶源性基因轉移等過程發生轉移，從而使另一菌株獲得抗性的過程，水體環境中ARG轉移擴散的重要方式。早在20世紀40年代就有微生物水平基因轉移的描述，并提出HGT發生是由選擇性壓力和生物進化發生的一種普遍現象。如有研究發現攜帶四環素類抗性基因的質粒在大腸埃希氏菌(Escherichiacoli和氣單胞菌(Aeromonasspp.之間進行轉移，另外，還觀察到耐萬古霉素腸球菌(vancomycin-resistantEnterococcus,VRE與耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA 間抗性基因轉移現象。其中，HGT對ARG通過水傳微生物進行傳達擴散起到重要作用。正是由于水平基因轉移的存在致使ARG不只可以在水體環境中從親代傳送給子代，還可以在同種屬或不同種屬微生物間進行基因傳送。甚至在細菌、真菌、病毒和真核生物基因組均觀察到基因的水平轉移。因此，水體環境中ARG存在及其通過水傳微生物的轉移擴散給人體健康和水的生物平安性帶來隱患水處理設備。

A RG作為新型的環境污染物在水環境中可通過水傳微生物進行散播。研究發現，水處置過程中水傳微生物攜帶ARG不只會使水體中ARG濃度增加,還可能進入到水源水和給水系統。Zhang等已在飲用水系統中廣泛檢測到ARB和ARG也有報道在大型給水廠中檢測到9個種或屬的ARG且出現較高豐度。而參與鄉村水循環的地表水更是擴散致病微生物和ARG重要載體之一。因此，如何有效去除和控制水環境中的ARG需要重點關注。而消毒是殺滅水中對人體健康有害的致病微生物的重要方式，可防止通過飲用水傳達疾病。也是生活飲用水平安、衛生的最后保證。特別是氯消毒因其具有經濟和高效的特性，因而被廣泛應用于廢水和飲用水消毒。

2消毒對ARG和(或)ARB豐度的影響

消毒通常可以降低出水中的細菌總量，從而對ARG削減起到一定作用。但對ARG去除效果還會受消毒方式等影響。目前，國內外使用的消毒方法包括化學消毒法(如鹵素消毒劑、臭氧和過氧乙酸等)物理消毒法(如膜過濾截留微生物)和光化學消毒法(如紫外線)以及電化學消毒法。廣泛應用的主要有氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧殺菌和紫外線照射及氧化消毒等，盡管這些消毒方法一般都能在水處置過程中去除部分ARB或ARG但在污水處置廠的出水中它檢出率仍然較高，且相對總量和種類在出水中變化不大(表2甚至呈現ARG相對豐度升高現象。例如氧化和UV消毒對ARG去除幾乎沒有效果，對少數ARG去除率能達到1~2個數量級，但氯消毒對ARG去除可以達到2~3個數量級，而消化處理、人工濕地及其它非消毒處置對ARG去除最多達到1個數量級。

由于ARG去除率不只受消毒方法的影響，還會受到細菌攜帶抗性類型、消毒劑量和多種消毒方法結合使用等多種因素影響，因此很難明顯降低或徹底清除ARG污染。如Xu等用高通量定量PCR檢測不同水處理工藝的給水廠出水時發現兩給水處置廠經消毒處理的出水中ARG相對豐度都提高了因為一般的給水廠或污水廠處置過程基本沒有專門針對去除ARG而設計的工藝，且水體中ARG含量還可能受補給、水量、季節變化、用途及流經地區等因素影響，因此物理法、化學法和生物法對ARG去除效果并不明顯。由于目前消毒工藝對ARB和ARG控制效應數據也還較少，所以難以提出較有效的方法和途徑來遏制ARG散播。

表2不同處置方法對ARBARG去除效果

水污染

3消毒對ARG水平轉移的影響機制

消毒可對細菌的接合效率發生作用而影響到ARG水平轉移。如Guo等發現低UV劑量(達到8mJ/cm2對接合轉移頻率能產生影響，但影響很小，而低氯消毒劑量(達到40mgClmin/L能明顯提高接合轉移的頻率25倍，同時發現高劑量的UV>10mJ/cm2或氯消毒(>80mgClmin/L下ARG轉移的頻率均相對降低。Lin等也對UV和氯處理對ARG轉移率進行了研究，發現UV和低水平氯消毒處置都能降低接合效率。表示為當UV劑量(5~20mJ/cm2逐漸增加時，轉移率逐漸降低，而氯消毒處置時，轉移率沒有變化(氯劑量為0.05~0.2mg/L或轉移率較低甚至低于檢出限(氯劑量為0.3~0.5mg/L可見，UV和氯劑量較低對ARG水平轉移幾乎沒有影響，當UV劑量在10~20mJ/cm2隨著劑量的增加能使ARG轉移率逐漸降低。

消毒對ARG水平轉移影響的具體機制有：一是通過降低供體細菌的存活率，從而降低接合轉移率;二是使細胞滲透性發生變.實驗室純水設備化。研究發現氯消毒產生的氯胺能撫慰細菌改變細胞滲透性，使接合細胞的外表會出現更多的菌毛，提高ARG接合轉移率，從而促進ARG水平基因轉移;三是抑制相關轉移基因的表達。如在較低余氯(0.05~0.2mg/L可能對鞭毛基因(flagellargenflgC膜外蛋白基因(anoutermembraneporingene,ompF和DNA 轉移相關的基因(aDNA transport-relatedgene,traG表達發生抑制，從而降低水平基因轉移率;四是通過集聚不同質粒、插入序列和整合子，從而提高ARG水平基因轉移的發生。如Shi等在給水廠發現ampCaphA 2blaTEM-1tetA tetGermA 和ermB基因氯消毒后發生了富集，并通過宏基因組分析認為飲用水氯化處置確實能富集多種ARG同時質粒、插入序列和整合子等與ARG水平轉移相關的可移動遺傳元件也會發生集聚。可見，消毒處置時消毒劑的類型及劑量對ARG水平轉移能起到促進作用也可能發生抑制，同時，消毒時間也會對其產生影響。并且，消毒處置對ARG和可移動遺傳元件的富集作用也能進一步促進ARG水平基因轉移。

4總結與展望

研究發現，ARG污染通過HGT進行傳達擴散對我人類和動物的影響甚至遠遠逾越抗生素殘留自身發生的影響。因為基因污染不同于一般環境污染物，其具有遺傳性且一旦散播到環境中難以控制和消除，對人類和生態環境的影響將是臨時的和不可逆的因此，如何有效預防和降低其轉移擴散帶來的環境影響是一項重要課題。本文分析了水環境中ARG廣泛分布，指出水體已成為ARG匯聚和擴散的重要介質，發現消毒在水處理中對ARG去除能起到一定作用，但效果不明顯，甚至會出現消毒處置后ARG相對豐度升高現象，即消毒能降低ARG絕對量，但相對豐度會增加。并認為消毒能通過影響細菌的接合效率、使細胞滲透性發生變化和抑制相關轉移基因的表達以及對ARG和可移動遺傳元件富集而對ARG水平轉移發生作用。表示為UV劑量低于20mJ/cm2時，對ARG水平轉移影響較小，甚至出現降低水平基因轉移率;而氯消毒劑量達到40~80mgClmin/L時，能對ARG水平轉移起到促進作用。

目前，針對水環境中ARG去除，較多已有的研究只是檢測水環境中消毒后ARB或ARG豐度變化，很少報道消毒對水環境中ARG去除影響的具體機制。雖然也有關于多種消毒方法對ARG去除的對比及機制探討，但還是難以很好揭示水中較高的ARB或ARG比例，特別是實際消毒過程中消毒及其副產物對ARG作用規律仍需進一步探究。另外，對于不同環境介質中ARBARG及可移動遺傳元件的檢測與表征大體包括激進微生物培養法和分子生物學方法，但相關采樣、數據分析和結果表達等需要進一步建立和完善，使其更加規范化和系統化，也方便在不同方法和實驗室條件下對所得研究結果進行比擬。

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