FESE | 前沿研究：污水厂升级能提升河流健康风险水平吗?

以下文章来源于环境前沿 ，作者FESE编辑部

提    要

污水厂排水是河流的一个重要补给水源，污水厂工艺升级改造可改善城市河流水质。那么，污水厂工艺升级是否也能提升河流健康风险水平？本研究从抗性基因、毒力因子及其宿主的角度比较了典型污水厂升级对受纳河流健康风险的影响，发现污水厂升级能降低受纳河流中潜在耐药致病菌的丰度，对降低受纳河流健康风险水平起到了积极作用。

图1 摘要图

文 章 概 览

本研究以北京市3座经过升级改造后的污水厂（升级后的主要工艺为A/A/O+超滤膜+臭氧氧化）出水及其受纳河流作为研究对象，基于宏基因组技术从抗性基因（ARGs）和毒力因子（VFs）方面比较了污水厂升级前后受纳河流的微生物健康风险特征。

研究结果表明污水厂升级可以显著降低受纳河流中同时携带ARGs和VFs微生物（本研究称之为耐药致病菌，即同时携带这两种基因的细菌不仅可以侵入人和动物体内使其患病，而且具有耐药性可以抵御传统抗生素的治疗）的丰度水平（降低了40%~60%）。对污水厂升级前后受纳河流中同时携带ARGs和VFs耐药致病菌的组成进行PCoA分析，发现污水厂升级可以明显改变受纳河流中耐药致病菌的组成（PERMANOVA, F = 5.699, p = 0.001)。

图2 污水厂升级对受纳河流耐药致病菌的影响：A 污水厂升级前后受纳河流同时携带ARGs和VFs耐药致病菌的丰度变化；B 污水厂升级后显著降低的五种耐药致病菌属；C 污水厂升级前后耐药致病菌群落组成的PCoA分析

污水厂升级后，受纳河流中耐药致病菌携带VFs的数量也会显著下降，特别是携带营养（Nutrition VF）相关的耐药致病菌基本被去除，这可能与污水厂升级可以显著降低受纳河流中的营养物质水平（如氮）相关。

图3 污水厂升级前后受纳河流耐药致病菌携带VFs的变化

污水厂升级不仅可以降低耐药致病菌携带VFs的量，还可以减少ARG-VF组合类型的多样性。污水厂升级后，受纳河流中ARG-VF组合类型的数量显著下降（从49种下降到23种），主要减少的ARG-VF组合类型多以营养Nutrition VF和外排泵Efflux_pump VF相关的ARG-VF组合。

图4 污水厂升级前后耐药致病菌携带ARG-VF组合类型的变化

综上，本研究从抗性基因、毒力因子及其宿主的角度评价了污水厂升级改造对受纳河流健康风险的影响，结果表明污水厂升级对降低受纳河流健康风险水平起到了积极作用。

编 者 按

该研究基于抗性基因和毒力因子评价了污水厂升级对受纳河流微生物风险的影响。研究发现北京污水厂升级显著降低了受纳河流中耐药致病菌的丰度与毒力水平，为后续综合评价污水厂升级改造所带来的健康效益提供了基础理论。

文稿 | 柏耀辉，中科院生态环境研究中心

审校 | 张   姣

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本文内容来自FESE期刊2023年第17卷第7期发表的Research article文章 “Mitigating microbiological risks of potential pathogens carrying antibiotic resistance genes and virulence factors in receiving rivers: Benefits of wastewater treatment plant upgrade”。通讯作者为中国科学院生态环境研究中心柏耀辉副研究员。

引用格式：Guannan Mao, Donglin Wang, Yaohui Bai, Jiuhui Qu. Mitigating microbiological risks of potential pathogens carrying antibiotic resistance genes and virulence factors in receiving rivers: Benefits of wastewater treatment plant upgrade. Front. Environ. Sci. Eng., 2023, 17(7): 82

转自：“高教学术”微信公众号

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