冬季天津临港复合型人工湿地对抗生素抗性基因的去除效果

来源：环境工程技术学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：张欣宇, 邢畅, 王丽平, 贾雪红, 张宇轩, 徐秀丽

摘要：环境中耐药菌和抗生素抗性基因（ARGs）因抗生素的大量应用而广泛存在，影响抗生素对疾病的治疗效果，对人体健康和生态安全构成威胁。研究表明人工湿地（CWs）能够有效去除ARGs，但目前对于北方冬季复合型CWs对ARGs的去除效果尚不明确。以天津临港复合型的CWs（调节塘+水平潜流湿地+表流湿地工艺）为研究对象，开展冬季其对ARGs去除效果的研究；针对不同功能区采集水体样本，采用高通量荧光定量PCR对水体中16S rRNA基因、ARGs、可移动遗传元件（MGEs）及细菌种群组成进行检测，综合分析CWs对ARGs的去除效果，探讨冬季运行期间影响去除效果的关键因素。结果表明：冬季水体中表征细菌数量的16S rRNA基因绝对丰度为2.70×104~1.41×105拷贝/mL；ARGs总检出率为72.5%，其中floR和sul2并非源于进水。各ARGs在不同功能区的丰度差异明显，不同功能区对ARGs的去除效果也存在明显差异。整体来看，CWs对氨基糖苷类抗性基因和多重耐药基因的去除效果最好，总绝对丰度去除率分别为85.59%、47.78%，总相对丰度去除率分别为97.09%、89.44%；对β-内酰胺类抗性基因去除效果最差，总绝对丰度和相对丰度去除率分别为−404.40%、−2.01%。调节塘、水平潜流湿地、表流湿地对ARGs总绝对丰度去除率分别为38.05%、−7.78%和−2.41%；总相对丰度去除率分别为75.02%、−45.60%和−7.75%，不同功能区的去除效果表现为调节塘>表流湿地>水平潜流湿地，其中调节塘对除四环素类抗性基因外的其他ARGs的绝对丰度均有较好的去除效果，水平潜流湿地对磺胺类抗性基因去除效果较好，表流湿地对大环内酯类抗性基因有一定的去除效果。冬季低温、MGEs、不同工艺类型功能区及其运行时间是ARGs去除效果的关键影响因素，ARGs对细菌宿主的非选择性促进了其在天津临港CWs系统中各种细菌类群间的迅速传播。建议今后加强CWs对新污染物ARGs去除效果的优化技术研究。

关键词：抗生素抗性基因（ARGs）, 可移动遗传元件（MGEs）, 细菌种群, 人工湿地（CWs）, 冬季