饮用水中的抗生素耐药性基因：从水源到水龙头的绝对丰度、可移动潜力及宿主解析

研究背景

水源水至龙头出水的全链条是饮用水抗性基因（ARGs）迁移富集的关键连续体系，受流域面源污染、水厂常规处理工艺局限性、管网内壁生物膜定植等多重因素影响，多种抗生素抗性基因可沿原水—水厂处理—输配管网全过程持续留存。饮用水中ARGs可借助可移动遗传元件发生水平基因转移，依托宿主活菌实现环境增殖与人体肠道定植，对饮水安全与人体健康形成潜在隐患。目前全链条尺度下ARGs绝对丰度变化、可移动潜力与宿主菌群的系统性联动规律尚不清晰，制约饮用水抗性污染分级管控，因此沿水源到龙头全流程开展ARGs赋存、迁移与宿主溯源研究极具应用价值。

研究方法

沿水源水库、进厂原水、各净水单元出水、市政管网末梢龙头构建连续采样点位，采用qPCR定量表征目标ARGs绝对丰度；依托高通量16S rRNA测序解析水体微生物群落结构，联合宏基因组测序识别可移动遗传元件（MGEs）与ARGs宿主菌，利用相关性分析与共现网络模型锚定ARGs关键宿主，系统梳理全流程ARGs丰度、迁移性与宿主组成的动态变化特征。

主要结果

从水源到入户龙头，饮用水ARGs绝对丰度整体呈先降后升的变化规律：常规混凝、沉淀、消毒工艺可显著削减水体游离态ARGs与悬浮宿主菌，使水厂出水抗性基因丰度大幅下降；但在输配管网输送阶段，管壁生物膜成为ARGs储存库，生物膜脱落携带抗性菌进入末梢出水，造成龙头水样ARGs丰度出现反弹回升，不同类别抗性基因受工艺去除效果差异明显，磺胺类、四环素类ARGs全流程检出最为普遍。

图1.两座饮用水厂各处理单元及龙头水ARGs绝对丰度变化

全链条样本中普遍检出整合子、质粒等可移动遗传元件，且MGEs丰度与多重抗性基因丰度显著正相关；水源水中ARGs以附着土著环境菌为主，经水处理筛选后，耐消毒条件致病菌逐步成为优势宿主，管网生物膜富集的假单胞菌、不动杆菌是末梢水样ARGs最主要携带宿主，大幅提升抗性基因水平转移风险。

图2.ARGs水平基因转移潜力及其与移动遗传元件共存关系

研究结论

饮用水水源至龙头全流程存在显著的ARGs迁移转化特征，常规净水可有效降低水体ARGs负荷，但输配管网生物膜是末端出水抗性污染反弹的核心诱因；可移动遗传元件广泛存在进一步放大了饮用水中ARGs扩散潜能，条件致病菌作为优势宿主加剧人体暴露风险。研究提示饮用水抗性管控不能仅聚焦水厂前端处理，需同步强化管网生物膜防控，实现全链条协同管控。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472603723X?via%3Dihub.