消毒对水中抗生素耐药基因去除及因素的进展

细菌的抗生素耐药性已成为本世纪人类面临的最关键的公共卫生威胁世纪[1]。目前，WHO已经把ARGs定为21世纪危害人类健康的最重大的挑战之一，并宣布对检测及控制 ARGs 所进行的战略部署将提升至世界范围内[2]。如果不采取任何行动，预计目前由感染引起的死亡人数会增加至每年70万，到2050年将达到1000万，全球经济损失也将达到100万亿美元[2]。PNAs报道中国是世界上使用和生产抗生素量最多的国家[3]，抗生素在临床、畜禽、水产养殖的滥用使其通过粪便大量进入环境，是导致抗生素耐药细菌(ARB)产生的重要原因。这些抗生素耐药分子在环境中持续存在，促成了ARB和耐药基因的扩散[4]。水环境是ARB和ARGs的储存库，在河流、海洋、污水乃至地下水中都广泛存在[5-7]。自然水体和饮用水系统中已检出几乎多有抗生素的 ARGs，尤其是四环素类、氨基糖苷类、氯霉素、磺胺类、β-内酰 胺及青霉素等，包括突破抗生素最后一道防线的耐碳青酶类blaNDM、耐多粘菌素基因mcr-1。

ARGs作为新型的环境污染物，在常规的净水处理工艺中较低的去除效果是当前该领域内的难题。但很多研究及现场检测发现水环境的ARGs的丰度去除参差不齐，甚至出现不降反升的情况，尤其是国外或一些最新的研究[8]。先进的处理技术和“消毒”过程被认为是控制ARB向环境中扩散的主要工具[9]。目前国内外尚少有专门从消毒的角度对ARB及ARGs的去除的研究，尤其是影响因素的探讨。

本文将对当前国内外废水及饮用水处理过程中使用不同的消毒方式对ARB及ARGs的去除效果、影响因素及可能机制进行综述。为水环境抗生素耐药菌及抗性基因的遏制提供技术和理论依据。

1 废水及饮用水处理系统中耐药细菌及抗性基因分布特点

集中式供水通常源自地表水或地下水，其含有的ARB及ARGs的种类具有较大的地区差异，与当地的生产、生活来源和其他废水污染密切相关。相比生活废水，饮用水具有较低的浊度、色度、微生物数、N、P、COD等。集中式饮用水系统承担两个主要任务原水净化和水的功能分配。包括饮用水源，饮用水处理厂，饮用水分配系统；ARB和ARGs可在构筑物上附着，消毒后及在输配水系统中也存在ARB及ARGs的转移和扩散。ARB及ARGs通常可悬浮于水中，也能吸附或生长于构筑物上的生物膜中或污泥。水处理过程中通常沉淀池、过滤池、厌氧罐等特定构筑物，在废水水处理过程中还会产生更多的污泥。水处理过程中使用的消毒剂或物理消毒方法等可使耐药菌细胞膜受损而处于感受态，ARB、ARGs较长时间在污泥或生物膜共存，为ARGs的蓄积及基因交换提供了场所和条件。其中的ARGs可分为胞内(iARGs)和胞外(eARGs)两种形态，即使ARB死亡，ARGs泄漏沉积于环境中，胞外eARGs能在环境中生存较长时间，而大量研究忽视了iARGs及eARGs这两者的差异。诸多研究表明，即使水体不能培养出ARB，但在消毒后仍可检测到ARGs[5,9-10]。

2 水环境抗生素耐药菌及耐药基因的消毒去除方法及效果

水处理中常用的消毒方法主要为游离性有效氯(FRC)、臭氧(O3)、二氧化氯(ClO2)、紫外线照射(UV)。根据水来源的不同、污染状况以及各国各地区的差异，采用的消毒方式多种多样，但是大部分以FRC消毒为主。近几年来，由于 ClO2具有选择性高、氧化性强、环境污染程度低、使用过程中不产生消毒副产物(DBPs)的特点而更加广泛使用。

新型的处理方法通常包括多种方法结合使用：如 UV-LED，为单个波长与组合波长结合、紫外和臭氧结合的方法UV/O3、抗菌树脂和紫外结合的方法AR/UV、臭氧和氯臭氧和过氧化氢UV/H2O2等[11-12]。

3 不同消毒方法对水环境耐药菌及基因的去除的比较

文献报道了不同的消毒方法对ARB及ARGs有不一样的去除效果，简要总结如表1所示。

表1不同消毒方法对抗生素耐药菌及基因去除效果Table 1 The effect of different disinfection methods on the removal of antibiotic-resistant bacteria and genes注：+，++，+++表示处理后ARB或ARGs下降，-表示处理后ARB或ARGs增加，N表示处理后没有变化。水的类型耐药菌或抗性基因去除效果文献饮用水tet-Abla-Tem1,sul1,mph(A)+[7]饮用水tetA、ermB、vanA、tetG+++饮用水bla-bacA,mexT和blaOXA等ARGs -+N[11]饮用水tetw+(但紫外线的去除效果不持久)[5]实验用水bIa(TEM)N[12]污水厂eARGs中的ermB、tetA、tetB、tetC、sul1、sul2、sul3、ampC、aph(2')-Id、katG、vanA-[14]废水万古霉素类ARGs++(浓度高时间长去除更好)[15]饮用水bla(TEM-1)+(需要高剂量的紫外线才有效)[13]饮用水耐药菌、抗性基因+,部分ARB和ARGs表现出较强的抗逆性[13]废水磺胺、四环素、intI类ARGs+(磺胺、四环素和intI基因的丰度相关相关)[13]废水sul1和bla类+(中试比二级处理去除量大)[4]

文章来源：《中国消毒学杂志》 网址: http://www.zgxdxzz.cn/qikandaodu/2021/0627/645.html