生产过程中抗生素与抗药基因的排放特征、环境行为及控制

第３４卷第１期２０１５年１月环境化学ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＣＨＥＭＩＳＴＲＹＶｏｌ．３４，Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ２０１５２０１４年１１月１３日收稿．∗国家自然科学基金重点项目资助（２１４３７００５）资助．∗∗通讯联系人，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｇｍｉｎ＠ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．７５２４／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４⁃６１０８．２０１５．０１．２０１４１１１３０３张昱，杨敏，王春艳，等．生产过程中抗生素与抗药基因的排放特征、环境行为及控制［Ｊ］．环境化学，２０１５，３４（１）：１⁃８ＺＨＡＮＧＹｕ，ＹＡＮＧＭｉｎ，ＷＡＮＧＣｈｕｎｙａｎ，ｅｔａｌ．Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｇｅｎｅｓ，ｐｏｌｌｕｔａｎｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１５，３４（１）：１⁃８生产过程中抗生素与抗药基因的排放特征、环境行为及控制∗张昱杨敏∗∗王春艳田哲（中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京，１０００８５）杨敏，男，博士，中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室研究员，国家杰出青年基金获得者．长期从事针对饮用水、生活污水和行业废水的有害污染物识别、转化与控制研究．张昱，女，博士，中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室研究员．主要从事水质生物转化与控制技术研究，重点开展抗生素等有害污染物的微生物生态效应、生物转化机制和控制技术研究．摘要世界卫生组织在２０００年的报告中将抗生素抗性列为本世纪人类在健康领域面临的最大挑战之一，有关抗药基因传播机制与控制技术的研究已经成为国际环境科学领域的一个前沿问题．本文以生产量大、使用历史长的几种发酵类和化学合成类生素为对象，以典型城市污水厂为对照系统，全面评估抗生素生产及废水处理过程中抗生素与抗药基因的排放特征；把传统的筛选培养方法与高通量测序技术及生物信息学手段有机结合，深入研究抗生素胁迫下整合子对抗性基因的重组作用及质粒介导的结合转移作用，以揭示抗药基因在抗生素压力驱动下主要的水平转移机制；构建多通道生物膜流动暴露系统进行抗生素最小选择浓度评价；研究针对抗生素生产全过程的抗生素及抗药基因控制多级屏障技术，为抗药基因的污染控制与管理提供全面系统的科学基础．关键词抗生素，抗药基因，污染物排放特征，水平转移机制，污染控制技术．Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｇｅｎｅｓ，ｐｏｌｌｕｔａｎｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺＨＡＮＧＹｕＹＡＮＧＭｉｎ∗∗ＷＡＮＧＣｈｕｎｙａｎＴＩＡＮＺｈｅ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＡｑｕａｔｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ⁃ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００８５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｈａｓｂｅｅｎｌｉｓｔｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆｏｒｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈｉｎＷＨＯｒｅｐｏｒｔｉｓｓｕｅｄｉｎ２０００，ａｎｄａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｇｅｎｅｓ（ＡＲＧｓ），ｗｈｉｃｈｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｋｉｎｄｏｆｅｍｅｒｇｉｎｇｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔ，ｈａｖｅｎｏｗｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓ．Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｓｅｖｅｒａｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓａｎｄｏｎｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗｉｌｌｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｉｓｓｕｅｓ：（１）ｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓａｎｄＡＲＧｓｆｒｏｍｔｈｅａｂｏｖｅｓｉｘｔｙｐｉｃａｌａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｉｔｈｔｙｐｉｃａｌｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｓａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ；（２）ｔｏｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆＡＲＧｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅ２环境化学３４卷ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉ