再生水回用的環(huán)境系統(tǒng)中抗生素、抗藥菌與抗性基因分布的研究進(jìn)展

楊肖肖，張昱，李久義，田秀君

1. 北京交通大學(xué)市政與環(huán)境工程系，北京 100044 2. 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085 3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

將城市污水廠的污水經(jīng)處理后再生回用是緩解城市水資源短缺的主要措施之一[1-2]。典型的城市景觀水體補(bǔ)給、農(nóng)田灌溉和城市綠化是城市污水再生回用環(huán)境[3]。醫(yī)院、制藥廠等廢水中含有抗生素和抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)[4]，污水處理廠(wastewater treatment plants, WWTPs)傳統(tǒng)的生物處理方法主要用于去除固體、有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，WWTPs并未設(shè)有抗生素去除工藝，在生物處理單元?dú)埩舻目股?，促進(jìn)了微生物抗藥菌(antibiotic-resistant bacteria, ARB)的選擇以及ARGs的傳播[5-6]。Gao等[7]研究了WWTPs出水中抗性基因的分布，檢測(cè)到tet(O)、tet(W)和sulⅠ基因豐度分別為9.1×103、5.1×103和1.1×104copies·mL-1。Chen和Zhang[8]發(fā)現(xiàn)污水處理廠深度處理工藝能有效去除有機(jī)物，而對(duì)ARGs的去除卻有高豐度的殘留，四環(huán)素類(tet)和磺胺類(sul)抗性基因的豐度分別為1.2×104～2.5×104copies·mL-1和6.6×105～3.1×106copies·mL-1，研究證實(shí)，WWTPs是ARB和ARGs重要的蓄積庫(kù)[8-9]。目前，Pruden[9]將抗生素抗性基因作為一種新型環(huán)境污染物，有關(guān)其在環(huán)境中傳播和污染等報(bào)道日益增多。轉(zhuǎn)座子、質(zhì)粒和整合子等移動(dòng)遺傳元件(mobile genetic elements, MGEs)與ARGs的關(guān)注也越來(lái)越多，尤其，Ⅰ型整合子(Class Ⅰ integrase,intl1)在某種程度上可以反映人類活動(dòng)對(duì)ARGs污染水平和分布格局的影響，同時(shí)表征不同ARGs在環(huán)境中的傳播擴(kuò)散規(guī)律，從而評(píng)估ARGs的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[10]。對(duì)于新型污染物抗生素和ARGs，在再生水灌溉時(shí)可能會(huì)將ARB、攜帶質(zhì)?；蛞苿?dòng)遺傳元件的ARGs轉(zhuǎn)移至土壤中[11]，并通過(guò)基因的垂直轉(zhuǎn)移(vertical gene transfer, VGT)和水平轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer, HGT)使ARGs在土壤中傳播和擴(kuò)散[12-13]。再生水回用產(chǎn)生的病原菌健康風(fēng)險(xiǎn)令人擔(dān)憂。因此，有必要對(duì)再生水回用的環(huán)境系統(tǒng)中抗生素殘留、抗藥菌和抗性基因影響進(jìn)行歸納與分析，以及探討影響抗生素抗性基因傳播擴(kuò)散的主要因素，以期為再生水灌溉的風(fēng)險(xiǎn)控制和資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 城市水循環(huán)中再生水的耐藥性遷移(Migration of antibiotic resistance in urban water cycle of reclaimed water)

城市水循環(huán)是細(xì)菌的主要棲息地和繁殖介質(zhì)[14]，ARB與ARGs在傳播方面起著至關(guān)重要的作用。再生水在城市水循環(huán)過(guò)程中主要用途是處理后回用。首先，城市居民污水、醫(yī)院和工業(yè)廢水等經(jīng)工藝處理后，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，回用至農(nóng)田、地表水環(huán)境或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。再生水出水中ARB和ARGs濃度相比進(jìn)水已有大幅降低，但是，ARB和ARGs濃度相比土壤和自然水體卻高很多，由于再生水中殘留的抗生素和ARGs的不斷釋放，可能導(dǎo)致ARGs在受納環(huán)境中繁殖和傳播[15-16]，從而增強(qiáng)耐藥性。因而，國(guó)內(nèi)外研究者開(kāi)展了土壤[17]、農(nóng)田[18]和城市河流[19]中ARB和ARGs的調(diào)查研究，殘留抗生素使微生物產(chǎn)生選擇性壓力，促進(jìn)微生物對(duì)抗生素的耐藥性增殖[20]。由圖1可知，人群暴露于殘留有抗生素、ARB以及ARGs的再生水的途徑有多種：(1)由景觀娛樂(lè)水體的暴露，如城市景觀公園水上劃船、游泳直接接觸再生水等[21]；(2)工業(yè)中使用再生水的生產(chǎn)線上，人可接觸到再生水形成暴露；(3)種植在受抗生素和ARGs污染的土壤中的作物，可檢測(cè)到一定質(zhì)量濃度的抗生素及抗性基因[11,22]，進(jìn)而由食物鏈傳播使人體產(chǎn)生暴露。

圖1 再生水循環(huán)示意圖以及抗生素抗性選擇、抗藥菌傳播和控制重要環(huán)節(jié)的地點(diǎn)或過(guò)程Fig. 1 The schematic diagram of the water cycle of reclaimed water and the location or process of the important links of antibiotic resistance selection, antibiotic-resistant bacteria transmission and control

2 再生水回用環(huán)境系統(tǒng)中抗生素、抗性基因和抗藥菌污染現(xiàn)狀(Occurrence of antibiotics, ARGs, ARB in environmental system with reclaimed water irrigation)

2.1 再生水回用環(huán)境系統(tǒng)中抗生素抗性基因污染現(xiàn)狀

再生水中檢測(cè)到了不同濃度的抗生素，而且再生水澆灌城市公園使其土壤中殘留的抗生素抗性基因增加了99.3倍～8 655.3倍[23]。Gao等[7]在污水處理廠的出水中檢測(cè)到磺胺嘧啶(sulfadiazine, SDZ)、磺胺甲惡唑(sulfamethoxazole, SMX)和紅霉素(erythromycin, ERY)的濃度分別為0.1～0.6、0.1～0.5和0.1～0.3 μg·L-1。Leung等[24]在中國(guó)香港污水處理廠的出水中檢出頭孢氨芐(cefalexin, CFL)和氧氟沙星(ofloxacin, OFX)，其檢出濃度范圍分別為0.2～5.1 μg·L-1和0.1～9.9 μg·L-1。Wang等[25]調(diào)查了北京市再生水澆灌公園土壤中抗生素殘留，檢測(cè)到的四環(huán)素總濃度為12.7～145.2 μg·kg-1，強(qiáng)力霉素(doxycycline, DXC)和4-差向四環(huán)素鹽酸鹽(4-epianhydrochlortetracycline, EACTC)在所有的土壤樣品中都有檢出，濃度范圍分別為1.8～107.1 μg·kg-1和1.3～5.1 μg·kg-1，研究表明，再生水灌溉增加了公園土壤中抗生素濃度。污水廠出水排入地表水，磺胺類和四環(huán)素類基因的檢出率最高，豐度分別達(dá)到2.5×100～108.26copies·mL-1和9.65×10-7～100copies/16S rRNA[26]。也有研究表明，殘留的抗生素濃度和ARGs的豐度，與再生水的補(bǔ)給頻率和水量有關(guān)，一次灌溉，ARGs水平?jīng)]有隨時(shí)間變化，然而，當(dāng)用廢水二次重復(fù)灌溉時(shí)，可檢測(cè)出高濃度的ARGs[25]。Wang等[25]用再生水澆灌的公園土壤，構(gòu)建sulⅡ和intl1基因克隆文庫(kù)，將測(cè)定的目的基因片段序列，在Genebank中用BLAST功能與基因庫(kù)進(jìn)行相似性比對(duì)，發(fā)現(xiàn)與人類致病菌序列同源性分別為95%～100%和94%～100%，同時(shí)sulⅡ基因和intl1基因也可存在于一些致病菌中，這使得sulⅡ進(jìn)一步向致病菌中傳播，進(jìn)而再生水回用至受納環(huán)境對(duì)公眾健康產(chǎn)生潛在的危害[19,27]。

2.2 再生水回用環(huán)境系統(tǒng)中抗藥菌污染現(xiàn)狀

目前，尚未有再生水回用的受納環(huán)境中ARB的研究，研究集中在微生物菌落結(jié)構(gòu)演變的研究，而針對(duì)天然水體、污水廠出水受納河流等ARB研究甚多，在污水廠出水排放到的環(huán)境中檢測(cè)到ARB濃度范圍為103～104CFU·mL-1。對(duì)氨芐西林(51.5%)、鏈霉素(43.3%)、四環(huán)素(40.5%)、慶大霉素(30.2%)和環(huán)丙沙星(21.9%)耐藥率較高。表2對(duì)比分析了受納環(huán)境中，不同國(guó)家和地區(qū)ARB污染分布，在抗藥異養(yǎng)生物中，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、屎腸球菌和沙門氏菌最為常見(jiàn)。Ham等[30]研究日本某河流耐藥性大腸桿菌的分布，耐藥大腸桿菌的濃度表現(xiàn)出較大的時(shí)空變化，支流和下游的濃度高于上游和中游，指出多重耐藥大腸桿菌是評(píng)價(jià)耐藥擴(kuò)散、水質(zhì)惡化和公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)潛力的有效指標(biāo)。Su等[31]從東江流域38個(gè)采樣點(diǎn)分離到3 456株大腸桿菌，89.1%的菌株耐藥，87.5%的菌株對(duì)至少3種抗生素耐藥，其中，各抗生素的耐藥菌株比例分別為氨芐西林43.3%、哌拉西林35%、鏈霉素56.3%、磺胺甲惡唑/甲氧芐啶40.6%、四環(huán)素60.1%和甲氧芐啶41.6%。Ayandiran等[32]研究尼日利亞人為污染的某河流細(xì)菌的耐藥性模式，分離的微生物包括屬內(nèi)的微生物芽孢桿菌、假單胞菌、鏈球菌、變形桿菌和葡萄球菌，從水樣中分離的微生物濃度為9.41×103～1.56×104CFU·(100 mL)-1，沉積物中，微生物濃度范圍為2.55×104～1.43×105CFU·g-1，芽孢桿菌對(duì)環(huán)丙沙星、氯霉素、鏈霉素和阿莫西林耐藥，鏈球菌對(duì)紅霉素、環(huán)丙沙星、復(fù)方新諾明、頭孢曲松、氯霉素、鏈霉素和阿莫西林具有耐藥性，而且假單胞菌對(duì)上述抗生素的耐藥率為100%，鏈球菌、葡萄球菌和芽孢桿菌的耐藥率為40%～90%，以上研究結(jié)果表明，ARB的多重耐藥性與抗生素長(zhǎng)期暴露相關(guān)，而且可通過(guò)質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)在細(xì)菌間進(jìn)行傳播。

表1 再生水回用環(huán)境系統(tǒng)中抗生素殘留和抗性基因(ARGs)分布Table 1 Distribution of antibiotic residues and antibiotic resistance genes (ARGs) in reclaimed water irrigation system

3 抗生素和抗性基因在再生水回用的環(huán)境系統(tǒng)中傳播(Transmission of antibiotics and ARGs in environmental system of reclaimed water irrigation)

經(jīng)WWTPs深度處理后，抗生素選擇壓力不斷增加，誘導(dǎo)環(huán)境ARGs在宿主細(xì)胞中增殖，并水平轉(zhuǎn)移到包括ARB在內(nèi)的其他菌株，最終通過(guò)食物鏈轉(zhuǎn)移到人類。眾多的研究證實(shí)，ARGs具有較高的移動(dòng)性，主要是通過(guò)HGT機(jī)制大大增加了ARGs在不同微生物間傳播擴(kuò)散的頻率，接合轉(zhuǎn)移的載體主要是可自主轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒(self-transmissible plasmid)和接合性轉(zhuǎn)座子(conjugative transposon)；轉(zhuǎn)化過(guò)程是胞外ARGs被處于感受態(tài)的受體菌攝入體內(nèi)，并在受體菌內(nèi)整合表達(dá)，使其獲得抗性的過(guò)程，如圖2所示。目前，針對(duì)再生水回用環(huán)境系統(tǒng)中耐藥性的傳播研究甚少，而對(duì)未處理的廢水長(zhǎng)期灌溉的土壤、糞肥施用的土壤中抗生素抗性基因的研究則較多[44]。研究證實(shí)，再生水澆灌的公園土壤中TnpA-02基因普遍存在，intl1與所研究的抗生素抗性基因(tetG、tetW、sulⅠ和sulⅡ)顯著相關(guān)，intl1在ARGs的傳播擴(kuò)散中起作用[28]。Bengtsson-Palme等[45]使用宏基因組測(cè)序技術(shù)在喹諾酮抗生素生產(chǎn)廢水污染的湖泊中檢測(cè)到26種已知質(zhì)粒和21種新型質(zhì)粒。Binh等[46]對(duì)15個(gè)豬糞樣品中的質(zhì)粒進(jìn)行系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)了81個(gè)質(zhì)粒，包含IncN、IncW、IncP-1和pHHV216等類型，并在這些質(zhì)粒上檢測(cè)到阿莫西林和磺胺類抗性基因。另外一項(xiàng)研究，通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)，檢測(cè)到污水處理廠細(xì)菌攜帶了最新發(fā)現(xiàn)來(lái)源于臨床分離物的抗性基因，這表明了臨床和污水處理廠細(xì)菌之間的遺傳交換，這些新發(fā)現(xiàn)的抗性基因存在于質(zhì)粒上，且被釋放到環(huán)境中，進(jìn)而增加了環(huán)境細(xì)菌的進(jìn)一步傳播[47-48]。

圖2 抗生素、抗藥菌和抗性基因在受納環(huán)境中遷移途徑與傳播Fig. 2 Migration and transmission of antibiotics, antibiotic-resistant bacteria and resistance genes in the receiving environment

表2 受納環(huán)境中抗藥菌種類與分布特性Table 2 Distribution and species of antibiotic-resistant bacteria in the receiving environment

續(xù)表2菌株Strains地區(qū)Area抗藥菌耐藥性比例(%)Percentage of resistant strains (%)文獻(xiàn)Reference腸桿菌科Enterobacteriaceae珠江(中國(guó))Pearl River (China)氨芐西林(AMP) (55%)、氯霉素(CHL) (10%)、環(huán)丙沙星(CIP) (7%)、左氧氟沙星(LEV) (5%)、磺胺甲惡唑/甲氧芐啶(SXT) (15%)、甲氧芐啶(TMP) (20%)、四環(huán)素(TET) (19%)Ampicillin(AMP) (55%), chloramphenicol (CHL) (10%), ciprofloxacin (CIP) (7%), levofloxacin (LEV) (5%), sulfamethoxazole/trimethoprim (SXT) (15%), trime-thoprim (TMP) (20%), tetracycline (TET) (19%)[38]城市景觀水(中國(guó))Urban recreational water (China)盤尼西林(PEN)(耐藥指數(shù)5.6)、氨芐西林(AMP)(耐藥指3.5)、萬(wàn)古霉素(VAN)(耐藥指數(shù)3.0)、紅霉素(ERY)(耐藥指數(shù)1.8)、慶大霉素(GEN)(耐藥指數(shù)0.12)、氯霉素(CHL)(耐藥指數(shù)0.17)Penicillin (PEN) (antibiotic resistance index 5.6), ampicillin (AMP) (antibiotic re-sistance index 3.5), vancomycin (VAN) (antibiotic resistance index 3.0), erythromy-cin (ERY) (antibiotic resistance index 1.8), gentamicin (GEN) (antibiotic resistance index 0.12), chloramphenicol (CHL)(antibiotic resistance index 0.17)[3]微球菌Micrococcus芽孢桿菌Bacillus鏈球菌Streptococcus faecium金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus假單胞菌Pseudomonas河流(尼日利亞)River (Nigeria)阿莫西林(AMX) (100%)、頭孢曲松(CFR) (80%)、氯霉素(CHL) (100%)、環(huán)丙沙星(CIP) (100%)、磺胺甲基異惡唑(COT) (80%)、培氟沙星(PEF) (80%)、氧氟沙星(OFL) (20%)、紅霉素(ERY) (60%)、慶大霉素(GEN) (60%)、鏈霉素(STR) (100%)Amoxicillin (AMX) (100%), ceftriaxone (CFR) (80%), chloramphenicol (CHL) (100%), ciprofloxacin (CIP) (100%), cotrimoxazole (COT) (80%), pefloxacin (PEF) (80%), ofloxacin (OFL) (20%), erythromycin (ERY) (60%), gentamicin (GEN) (60%), streptomycin (STR) (100%)阿莫西林(AMX) (100%)、力白汀(AUG) (100%)、頭孢曲松(CFR) (100%)、氯霉素(CHL) (25.6%)、環(huán)丙沙星(CIP) (100%)、磺胺甲基異惡唑(COT) (100%)、慶大霉素(GEN) (100%)、呋喃妥因(NI) (100%)、氧氟沙星(OFL) (100%)、培氟沙星(PEF) (100%)、四環(huán)素(TET) (100%)Amoxicillin (AMX) (100%), augmentin (AUG) (100%), ceftriaxone (CFR) (100%), chloramphenicol (CHL) (25.6%), ciprofloxacin (CIP) (100%), cotrimoxazole (COT) (100%), gentamicin (GEN) (100%), nitrofurantoin (NIT) (100%), ofloxacin (OFL) (100%), pefloxacin (PEF) (100%), tetracycline (TET) (100%)[32]總大腸菌群Total coliform河流(馬來(lái)西亞)River (Malaysia)氨芐西林(AMP) (80.5%)、氯霉素(CHL) (22%)、環(huán)丙沙星(CIP) (7.7%)、慶大霉素(GEN) (30.8%)、盤尼西林(PEN) (96.4%)、四環(huán)素(TET) (47.8%)Ampicillin (AMP) (80.5%), chloramphenicol (CHL) (22%), ciprofloxacin (CIP) (7.7%), gentamicin (GEN) (30.8%), penicillin (PEN) (96.4%), tetracycline (TET) (47.8%)[36]異養(yǎng)菌Heterotrophic bacteria河流(中國(guó))River (China)河流(波蘭)River (Poland)河流(中國(guó))River (China)磺胺類(SUL) (81.3%)、四環(huán)素類(TCs) (38.6%)Sulfonamides (SUL) (81.3%), tetracyclines (TCs) (38.6%)強(qiáng)力霉素(DXC) (1.9%)、土霉素(OTC) (6.4%)Doxycycline (DXC) (1.9%), oxytetracycline (OTC) (6.4%)萬(wàn)古霉素(VAN) (11.7%)Vancomycin (VAN) (11.7%)[39][40][41]革蘭氏陰性菌Gram negative bacteria飲用井水(非洲)Drinking well (Africa)氨芐西林(AMP) (59%)、阿莫西林克拉維酸(ACV) (45.8%)、氯霉素(CHL) (15.7%)、強(qiáng)力霉素(DXC) (3.6%)、慶大霉素(GEN) (19.3%)Ampicillin(AMP) (59%), Amoxicillin clavulanic acid (ACV) (45.8%), chloram-phenicol (CHL) (15.7%), doxycycline (DXC) (3.6%), gentamicin (GEN) (19.3%)[42]

續(xù)表2菌株Strains地區(qū)Area抗藥菌耐藥性比例(%)Percentage of resistant strains (%)文獻(xiàn)Reference革蘭氏陰性桿菌Gram negative rods河流和地下水(孟加拉)River and groundwater(Bengal)氨芐西林(AMP) (63.9%)、阿奇霉素(AZM) (18%)、氯霉素(CHL) (5.1%)、環(huán)丙沙星(CIP) (8.8%)、紅霉素(ERY) (41.4%)、呋喃唑酮(FR) (87.2%)、慶大霉素(GEN) (14.8%)、萘啶酮酸(NA) (42.7%)、新霉素(NE) (31.1%)、諾氟沙星(NX) (14%)、多粘菌素(PB) (23.1%)、四環(huán)素(TET) (16.2%)Ampicillin (AMP) (63.9%), azithromycin (AZM) (18%), chloramphenicol (CHL) (5.1%), ciprofloxacin (CIP) (8.8%), erythromycin (ERY) (41.4%), furazolidone (FR) (87.2%), gentamicin (GEN) (14.8%), nalidixic acid (NA) (42.7%), neomycin (NE) (31.1%), norfloxacin (NX) (14%), polymyxin (PB) (23.1%), tetracycline (TET) (16.2%)氨芐西林(AMP) (13.3%)、紅霉素(ERY) (8.3%)、呋喃唑酮(FR) (66.7%)、新霉素(NE) (3%)、諾氟沙星(NX) (21%)、多粘菌素(PB) (13.3%)Ampicillin (AMP) (13.3%), erythromycin (ERY) (8.3%), furazolidone (FR) (66.7%),neomycin (NE) (3%), norfloxacin (NX) (21%), polymyxin (PB) (13.3%)氨芐西林(AMP) (41.6%)、慶大霉素(GEN) (41.6%)、萘啶酮酸(NA) (41.6%)、多粘菌素(PB) (41.6%)Ampicillin (AMP) (41.6%), gentamicin (GEN) (41.6%), nalidixic acid (NA) (41.6%), polymyxin (PB) (41.6%)[43]

4 再生水深度處理工藝對(duì)抗生素和抗性基因的去除(Removal technologies of antibiotics and ARGs in advanced treatment process of reclaimed water)

目前，再生水處理技術(shù)主要有氯消毒、紫外消毒、微濾/超濾膜、光催化氧化和臭氧氧化技術(shù)等[49]。表3匯總了再生水處理技術(shù)和工藝對(duì)ARB和ARGs的去除效果和特點(diǎn)。膜過(guò)濾對(duì)部分ARB和ARGs有良好的處理效果；氧化技術(shù)屬于化學(xué)處理技術(shù)，雖然很多化學(xué)處理技術(shù)對(duì)ARB和ARGs有很好的去除效果，但是沒(méi)有選擇性，耗能和成本也相對(duì)較高。紫外消毒技術(shù)使耐紅霉素和四環(huán)素異養(yǎng)菌的濃度分別減少為(1.4±0.1) CFU·mL-1和(1.1±0.1) CFU·mL-1，同時(shí)對(duì)紅霉素和四環(huán)素類基因豐度分別去除(3.0±0.1) log和(1.9±0.1) log[50]。經(jīng)氯消毒處理后，抗性基因mexF、blaTEM、aphA2和ermA的豐度及整合子豐度增加，而對(duì)sulⅠ有明顯的去除效果[51]。對(duì)臭氧消毒技術(shù)而言，臭氧濃度為3 mg·L-1時(shí)，ARB和ARGs的去除率在90%以上，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，催化劑的加入縮短了接觸時(shí)間，ARB和ARGs的去除達(dá)2 log。不同孔徑的微濾膜和超濾膜能截留出水中ARGs(vanA和blaTEM)，孔徑分別為1.0×105、1.0×104和1.0×103Da的超濾膜平均去除1.7、4.9、>5.9個(gè)數(shù)量級(jí)的ARGs，0.45 μm和0.1 μm的微濾膜只能去除不到1個(gè)數(shù)量級(jí)的ARGs[52]。

5 結(jié)論與展望(Conclusions and prospects)

抗生素和ARGs的污染具有特殊性，其傳播對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)均會(huì)造成危害，目前，再生水回用的環(huán)境系統(tǒng)中抗生素、ARB和ARGs的研究大多集中在回用農(nóng)業(yè)土壤和城市公園景觀水體。研究更多關(guān)注ARGs和常用抗生素殘留濃度的變化及ARB的耐藥性變化，但對(duì)再生水補(bǔ)給量和補(bǔ)給頻率對(duì)受納水環(huán)境中ARB的演變與耐藥動(dòng)態(tài)變化的研究較少。再生水補(bǔ)給對(duì)生態(tài)水環(huán)境是否安全仍未有定論。針對(duì)上述內(nèi)容，建議今后研究從以下幾方面展開(kāi)。

(1)WWTPs深度處理系統(tǒng)工藝參數(shù)(臭氧濃度、消毒劑量等)對(duì)ARB和ARGs去除的影響，探討去除的最佳耦合條件。

(2)再生水中抗生素一般不是單獨(dú)存在，往往伴隨著金屬離子，因此，應(yīng)加強(qiáng)研究復(fù)合污染物共同作用下，ARB及ARGs所受的影響。同時(shí)，需研究新一代抗生素在受納水體環(huán)境中的賦存及風(fēng)險(xiǎn)。

(3)考察再生水回用的受納環(huán)境中可培養(yǎng)的ARB以及ARGs演變的影響因素，從城市節(jié)水安全方面考慮，評(píng)價(jià)再生水回用的耐藥性風(fēng)險(xiǎn)。

表3 深度處理工藝對(duì)ARB和ARGs的處理效果Table 3 Effect of advanced treatment process on ARB and ARGs removal

續(xù)表3工藝Treatment process去除機(jī)制Mechanisms of disinfectionARBARGs去除RemovedUV紫外線易穿透細(xì)菌細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì),導(dǎo)致胞嘧啶或胸腺嘧啶被吸收,或細(xì)菌胞內(nèi)和胞外的光敏物質(zhì)受紫外光誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧,活性氧氧化細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等,使得細(xì)菌失活UV light readily penetrates the relatively UV-transpar-ent structures within the bacterial cell envelope and cytoplasm, where it ab-sorbed cytosine and thy-mine, and the intracellular and extracellular photosensi-tive substances produced re-active oxygen species, which oxidized cell membrane, protein and nucleic acid, making the bacteria inacti-vated耐紅霉素菌(2 500±500) CFU·mL-1Erythromycin-resistant bacteria (2 500±500) CFU·mL-1耐四環(huán)素菌(290±76) CFU·mL-1Tetracycline-resistant bacteria (290±76) CFU·mL-1ereA(3.5×105 copies·L-1),ereB(7.1×103 copies·L-1),ermA(1.8×103 copies·L-1),ermB(3.3×103 copies·L-1)四環(huán)素抗藥菌(5%)是紫外線消毒前的與耐紅霉素菌相比,耐四環(huán)素菌對(duì)紫外線的耐受性更強(qiáng)The proportion of tetracycline-resistant(5%) was nearly double oftion, tetracycline-resistanttolerance to UV irradiationromycin-resistant bacteria[50,55低紫外線劑量(8 mJ·cm對(duì)接合轉(zhuǎn)移頻率影響不大,紫外線照射,僅減少細(xì)菌數(shù)量但不改變細(xì)胞通透性;低氯劑量顯著提高了2～5倍的共轉(zhuǎn)移頻率Low UV doses (up to 8 mJence on the frequency of UV exposure only decreasedbut did not change the cellrine doses (up to 40 mg Clpromoted the frequency of～5 fold[58]UV254 nm輻射,降低log(2.0±0.3)UV254 nm radiation, reduced log(2.0±0.3)16S rRNA基因降低98.7%16S rRNA gene reduced by 98.7%臭氧和紫外降低了2 logrRNA和intl1基因豐度,腸桿菌科和腸球菌,豐度可降低在接觸時(shí)間為30 min后,低于檢測(cè)限After disinfection (chlorinationdance of the different microbiologicalper volume of wastewaternits of 16S rRNA and intlgi. For total heterotrophs,terococci, the abundance wasunits, and values were closequantification for ARG, aftermin of chlorination or UV[60

續(xù)表3工藝Treatment process去除機(jī)制Mechanisms of disinfectionARBARGs去除Removed臭氧氧化Ozonation臭氧氧化細(xì)菌磷酸酯層和脂多糖中的碳碳不飽和鍵、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁中的肽聚糖、蛋白質(zhì)上的氨基酸,溶解細(xì)胞膜和細(xì)胞壁,細(xì)胞的通透性增強(qiáng),臭氧進(jìn)入細(xì)胞,穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)與核酸物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)使DNA失活Ozone oxidized carbon-carbon unsaturated bonds of bacterial phosphate ester layer and lipopolysaccha-ride, peptidoglycan and ami-no acids, dissolved cell membrane and cell wall, which enhanced permeabili-ty; ozone passed through the cytoplasm and reacted with nucleic acid substances to inactivate DNA3 mg·L-1臭氧濃度下,ARGs降低90%以上;過(guò)硫酸鹽臭氧生成(mg·min)·L-1和18.47 (mg催化劑的加入縮短了接觸時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了More than 3 mg·L-1 ozoneover 90% of ARB and ARGs.fate yielded 15.87 (mg·min)min)·L-1 catalyst, which reducedneeded to achieve 2-log removal[60,63臭氧氧化降低log(2.1±0.5)Ozonation led to log reduction values of 2.1±0.516S rRNA基因降低98.7%Ozonation removed 98.7% of the gene 16S rRNA臭氧接觸時(shí)間(60 min),微生物的活性低于限值(0.5 CFU·(100 mL)-1);接觸和blaTEM基因的從log (4.2范圍,去除率為99.99%For a longer ozone exposuremicroorganisms were inactivatedthe limit of quantification (0.5A contact time of 30 min ledging from 4.2±0.5 to >6.7blaTEM genes, correspondingof 99.99%[53]