典型环境中生物气溶胶与气载抗生素抗性基因检测及暴露剂量评价

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抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新兴的环境污染物,受到了广泛的关注,目前关于水和土壤中的ARGs的研究较多。但是,关于气载ARGs的研究较少。我们使用TSP(Total Suspended Particulate)采样器采集了6种大气环境(污水处理厂细格栅、污水处理厂污泥浓缩池、浴室、实验室、医院、雾霾天的室外)中的生物气溶胶样品。使用高通量测序技术对微生物群落进行了检测,并且使用实时定量qPCR技术对五大类抗生素抗性基因(四环素类ARGs、β-内酰胺类ARGs、磺胺类ARGs、大环内酯类ARGs、喹诺酮类ARGs)19种ARGs亚型进行检测,并且分别进行了暴露剂量评价。
  生物气溶胶的检测结果表明,变形菌门(Proteobacteria)是这6种空气环境中门水平相对丰度最高的微生物群落,寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)是这6种空气环境中属水平相对丰度最高的微生物群落,同时证明了同一城市地区内不同大气环境中优势菌的种类具有一定的特征性。污水处理厂空气环境中检出致病菌,例如污泥浓缩池的相对丰度第二的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas),是一种典型的致病菌。这说明一些特殊场所的空气环境中存在一定的生物安全风险。
  气载抗生素抗性基因的检测结果表明,在室外检测到的ARGs总浓度最高(9×105copies/m3),而浴室环境中的气载ARGs浓度最低的(4.2×104copies/m3)。此外,发现在这6种空气环境中,β-内酰胺类ARGs是空气环境中主要存在的ARGs。由于医院中抗生素的广泛使用,所以医院空气环境中的气载ARGs具有最高的多样性和均匀度。不同抗性ARGs之间存在一定的相关性,例如:β-内酰胺类ARGs与磺酰胺类ARGs表现出显著的正相关关系,表明这两种ARGs可能在同一遗传元件上。相关性网络图分析结果表明,鞘氨醇单胞菌和缓生根瘤菌菌株分别是四环素类和β-内酰胺类ARGs的潜在宿主。
  儿童的呼吸摄入抗生素抗性基因的暴露剂量比成年男性和成年女性都高,而且儿童通过皮肤摄入抗生素抗性基因的暴露剂量也远高于成年男性和成年女性。呼吸是气载抗性基因的主要暴露途径,β-内酰胺类ARGs在室外的环境中的暴露剂量为1.3×104copies/kg/d,高于饮水途径的blaTEM-1(7.6×103copies/kg/d)。
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