抗生素抗性基因在水环境中的分布、传播扩散与去除研究进展

抗生素抗性基因在水环境中的分布、传播扩散与去除研究进展∗文汉卿史俊∗∗寻昊邓慧萍（同济大学环境科学与工程学院，上海２０００９２）摘要近年来，由于抗生素的滥用而造成的抗性基因污染问题越来越严重，抗性基因在环境中的危害也逐渐受到人们的重视．本文针对抗生素抗性基因这一“新型污染物”，综述了抗性基因在水体环境中的来源与污染情况；分析了抗性基因在环境中的传播途径与生态风险．此外，还重点讨论了污泥消化、人工湿地、消毒以及深度处理等不同水处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果，指出不同去除技术的改进方向．并针对目前的污染状况，对今后的研究重点进行了展望．关键词抗生素抗性基因（ＡＲＧｓ）；生态风险；污泥消化；人工湿地；消毒；深度处理文章编号１００１－９３３２（２０１５）０２－０６２５－１１中图分类号Ｘ１７１文献标识码ＡＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｒｅｍｏｖａｌｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅｓ（ＡＲＧｓ）ｉｎｔｈｅａｑｕａｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＷＥＮＨａｎ⁃ｑｉｎｇ，ＳＨＩＪｕｎ，ＸＵＮＨａｏ，ＤＥＮＧＨｕｉ⁃ｐｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）．⁃Ｃｈｉｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｅｃｏｌ．，２０１５，２６（２）：６２５－６３５．Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｕｓｅｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅ⁃ｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅｓ（ＡＲＧｓ），ｗｈｉｃｈｉｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍａｆｆｅｃｔｉｎｇｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈ，ａｎｄｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｘｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＡＲＧｓｈａｖｅｄｒａｗｎｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｇａｖｅａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ，ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｏｕｒｃｅｓ，ｆａｔｅａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋｓｏｆＡＲＧｓｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｗｈａｔ’ｓｍｏｒｅ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆＡＲＧｓｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｕｃｈａｓｓｌｕｄｇｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，ｃｏｎ⁃ｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄ，ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅａｓｓｅｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｉｎｎｅｅｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅｓ（ＡＲＧｓ）；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋ；ｓｌｕｄｇｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔ⁃ｌａｎｄ；ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ；ａｄｖａｎｃｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ．∗国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１４ＺＸ０７４０５００２）和上海市科委国际合作项目（１２２３０７０７６０２）资助．∗∗通讯作者．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｈｉｊｕｎ２１５＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ２０１４⁃０５⁃０８收稿，２０１４⁃１０⁃３０接受．自２０世纪发现抗生素以来，即被广泛应用于人类医疗、家禽养殖、畜牧业及水产养殖业，大大促进了人类社会的发展．近年来，随着抗生素的滥用，加速了抗性基因的传播，增加了环境中抗性基因及抗性菌的含量与丰度，目前为止，已发现的四环素类抗性基因种类就达到４０种以上，此外还有４种磺胺类抗性基因和１０种β⁃内酰胺类抗性基因［１］．自从Ｐｒｕ⁃ｄｅｎ等［２］第一次提出将抗性基因作为环境中一种新型污染物，抗性基因的危害便在世界范围内引起了高度重视．抗性基因这一新型污染物兼具“可复制或传播”的生物特性和“不易消亡或环境持久”的物理化学特性，抗性基因在生物体内可长久而持续地传播，即使携带抗性基因的细胞被杀灭或消亡，它释放到环境中的ＤＮＡ与黏土、矿物质和腐殖质物质相结合时，将逃脱核酸酶的降解，在环境中存留的时间更长［３］．抗生素抗性基因污染及其在环境中的传播风险，将是人类面临的最为重要的生态环境安全和人类健康问题之一，尤其是其诱导产生的对抗菌药物具有抗性的病原体，更是严重威胁到人类的健康与生态的安全．本文针对抗生素抗性基因污染这一问题，结合国内、外最新文献，对抗生素抗性基因在环境中的主应用生态学报２０１