污水处理系统中抗生素耐药性污染的环境散逸风险评估OA

抗生素耐药性污染已成为全球公共卫生与生态安全的重要挑战,污水处理厂(Wastewater Treatment Plants, WWTPs)被认为是抗生素耐药基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)的重要储库与污染源。为评估ARGs污染散逸风险,本研究整合并分析了全球公开的污水及其受纳河道的宏基因组数据集。经筛选,共获取涵盖11个国家的29座WWTPs宏基因组数据集。结果表明,共检出隶属于27种大类的1 794种ARGs亚型,其中进水样本的ARGs丰度(平均2.16 copies/cell)与多样性(平均556种亚型)显著高于其出水与受纳河道;经全流程污水处理工艺后,出水仍保持平均丰度0.65 copies/cell、295种亚型。受纳水体下游较上游平均丰度和多样性分别增加了39.5%和11.3%;基于考量ARGs赋存特征、可移动性与宿主致病性的样品耐药性综合风险评估模型,揭示下游河道的风险量值平均升高35%。进一步基于增殖特征,识别出23种具有环境散逸风险的污水源ARGs亚型,其总丰度占受纳水体下游22.6%。研究发现,不同处理工艺对ARGs的去除效果存在显著差异:厌氧-缺氧-好氧工艺(AAO)、氧化沟(OD)和序批式活性污泥法(SBR)对具有散逸风险的污水源ARGs总去除率均超过80%,而周期循环活性污泥法(CASS)和膜生物反应器(MBR)对其具有选择性富集效应。本研究构建的环境散逸风险分析框架、识别的典型污水源ARGs类别及关键工艺去除效能谱系,可为后续耐药性污染物传播机制研究提供可参照的科学范式,研究成果亦为污染优先管控策略的制定提供了精准靶标。