阿奇霉素和铜对活性污泥古菌群落和ARGs的胁迫影响及后效应

来源：环境科学杂志2021年第1期北京时间：

作者：高玉玺,李星,赵君如,张忠兴,樊晓燕

单位：北京工业大学城市建设学部, 北京 100124,北京工业大学城市建设学部, 北京 100124,北京工业大学城市建设学部, 北京 100124,北京工业大学城市建设学部, 北京 100124,北京工业大学城市建设学部, 北京 100124

摘要：抗生素和重金属复合污染已成为环境领域的研究热点，而关于复合污染对活性污泥系统的生态效应研究聚焦于细菌群落，忽略了仍然发挥重要作用的古菌群落.通过选择阿奇霉素（azithromycin，AZM）和金属铜（Cu）为研究对象，ρ（铜）维持在环境浓度水平（1 mg·L-1），探究低温下不同ρ（AZM）（0.05~40 mg·L-1）对古菌群落、抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）及其交互作用的短期影响及其后效应.结果表明，随着AZM浓度增加，古菌多样性上升，丰富度下降，且在后效应期间有一定恢复；基于微生物全尺度分类发现不同浓度的AZM导致了微生物群落结构的改变，古菌群落结构分为3个组别，而后效应影响不明显；复合污染对丰富类群种群结构的影响大于稀有类群，其中条件稀有菌属（conditionally rare taxa，CRT）与整个古菌群落结构的变化一致；不同类型微生物中均存在抗性与恢复特性不同的特定菌属，对AZM和铜复合污染的响应不同，且丰富类群对复合污染的抗性明显高于稀有类群，其中甲烷鬃菌属（Methanosaeta）、甲烷杆菌属（Methanobacterium）和甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）是优势的抗性菌属；通过预测分析共得到29种ARGs，且复合污染会引起ARGs的增殖，尤其是高浓度下，但是其对各ARGs亚型的影响存在差异；在胁迫效应和后效应的交互网络中，微生物间、ARGs间及两者之间多为共现模式，其中，条件丰富菌属（conditionally abundant taxa，CAT）是微生物交互网络中的关键菌属；而稀有菌属（rare taxa，RT）在胁迫效应中处于重要生态位；ARGs间的共现与互斥模式均存在；多种古菌属与ARGs呈现正相关，是其潜在古菌宿主，且甲烷短芽孢杆菌（Methanobrevibacter）和甲烷叶菌属（Methanolobus）可能携带多种ARGs.综上，本研究可为污水处理系统抗生素与重金属复合污染的风险评价及ARGs的削减提供新的思路与理论依据.

关键词：阿奇霉素,复合污染,古菌群落,全尺度分类,抗生素抗性基因,交互作用,