背景：抗生素广泛应用于人类和动物医学，其过量使用导致环境污染和ARGs的广泛存在，威胁水生生态系统和人类健康。污水处理厂是环境中抗生素和ARGs的重要排放源，但乡镇污水处理厂相关研究有限。长江流域抗生素和ARGs污染状况已受关注，但长江上游乡镇污水处理厂的情况尚未见报道。

实验方法：选取39种抗生素，分属氟喹诺酮类（FQs）、四环素类（TCs）、大环内酯类（MLs）、磺胺类（SAs）、青霉素类（PLs）五类，于中国四川东南部长江附近40个乡镇污水处理厂采集进出水污水样本，进行抗生素定量分析和DNA提取与ARGs定量，并进行生态风险评估。

主要结果：

进水中检测到25种抗生素（9种SAs、6种MLs、6种FQs和4种TCs），检测频率2.5% - 100.0%；出水中检测到22种抗生素（8种SAs、6种MLs、6种FQs和2种TCs），检测频率7.5% - 100.0%，青霉素类未检出。进水和出水中分别有6种和8种抗生素检测频率超50%，OFX、磺胺异恶唑（SOX）等在进水中检测频率较高，OFX、SOX、罗红霉素（ROX）等在出水中检测频率较高。各类抗生素浓度顺序为MLs > FQs > TCs > SAs，MLs和FQs是主要类别，LIN是主要污染物之一。

图1.乡镇污水处理厂进水 （A） 和出水 （B） 中抗生素浓度

所有8种目标ARGs在进出水中均检出，进水中平均丰度9.88×10⁶ copies/mL，出水中平均丰度7.10×10⁵ copies/mL。sul2丰度最高，其次是sul1、tetM和tetQ，sul1和sul2占总ARGs丰度99%以上，磺胺类抗性基因在水生环境中占优势，与相应抗生素稳定性有关，四环素类基因丰度差异可能与抗生素使用模式和宿主细菌种类有关。

图2.乡镇污水处理厂进水 （A） 和出水 （B） 中ARGs绝对浓度

乡镇污水处理厂对FQs、MLs、SAs、TCs和ΣABs的去除效率分别为13.80%、29.55%、49.21%、66.94%和34.70%，部分抗生素去除效率低与物理化学性质和处理工艺有关，如某些抗生素存在负去除率，可能是污泥吸附化合物释放所致。 对总ARGs平均去除效率为90.40%，多数ARGs去除效率超70%，但磺胺类抗性基因去除效率为59.24%。处理工艺可降低ARGs丰度，但常规活性污泥工艺中sul1和sul2基因丰度可能增加，ARGs丰度和去除还受pH、营养物质、重金属、水力停留时间等因素影响。

图3.乡镇污水处理厂各种抗生素 （A） 和 ARGs （B） 的去除效率

主要结论：目标抗生素在进水中检出率64.10%，出水中56.41%，8种目标ARGs在进出水中均检出。进出水中抗生素浓度顺序为MLs > FQs > TCs > SAs，ARGs丰度顺序为磺胺类抗性 > 四环素类抗性 > 大环内酯类抗性 > 喹诺酮类抗性 > β-内酰胺类抗性。部分ARGs与对应抗生素显著相关，抗生素平均去除效率34.70%，ARGs为93.27%。约27.50%和42.50%的出水分别有高和中等生态风险，主要为OXY、NOR和LIN。

论文链接：DOI: 10.1007/s11356-024-35832-z.