您现在的位置是:首页 >新闻频道行业动态 2019-10-05 09:01:44

研究人员发现地下水中普遍存在抗生素抗性基因

随着气候变化的来临,水短缺问题日益严重,干旱期可能更长。随着政策制定者们急切地希望废水回收以缩小水资源缺口,问题是:如何最好地回用水和确保公共安全。诸如抗生素抗性基因(ARGs)等新兴污染物对公共安全和水安全构成潜在危害。人们担心的一个问题是ARGs在水系统中的扩散以及对抗生素具有抗药性的超级虫子的发展。

亚当·史密斯(Adam Smith),南加州大学桑尼·阿斯坦尼(Sonny Astani)土木与环境工程系助理教授,以及一组研究人员,其中包括黎巴嫩美国大学助理教授穆斯塔法·哈伯(Moustapha Harb)和南加州大学维特比工程学院博士。学生Phillip Wang和Ali Zarei-Baygi研究并比较了南加州一家先进的地下水处理设施和地下水含水层的样品,以检测ARG浓度的差异。他们发现先进的地下水处理设施几乎将所有目标ARGs降低到检测极限以下,但地下水样品在控制场所和从先进水处理设施中补给水的位置普遍存在ARGs。

从历史上看,间接的重复使用处理方法比直接的“自来水洗”方法更受欢迎,在这种方法中,环境屏障是水清洗过程的中间步骤。虽然从公众的观点和食欲来看,间接水处理的方法被认为更可靠,但实际上是直接使用“从厕所到水龙头”的方法,这种方法不会引入产生更安全,更纯净的饮用水的环境缓冲剂。原因在于环境中的ARG可能污染饮用水回用。在《环境科学与技术快报》上发表的一项研究中强调了这些发现。

ARGs如何通过水处理系统传播

虽然某些ARGs自然存在于微生物群落中,但由于普遍过度使用抗生素,抗生素,ARGs和抗药性病原体的水源正在增加。在典型的水处理循环中,首先在废水处理设施中处理废水。研究发现,由于ARGs在整个治疗过程中持续存在,因此其中的水含量仍然很高。从这里开始,使用先进的物理和化学技术(包括反渗透)进一步净化用于饮用水的水,该技术使用部分渗透膜净化饮用水。

该图显示了(A)高级水处理设施(AWTF)火车(“ P”)样品和(B)地下水(“ G”)样品的ARG水平(每升水样品标准化)。图片来源:南卡罗来纳大学维特比工程学院的亚当·斯密

在间接回用方案中,纯净水将被注入到诸如地下水含水层的环境缓冲区中。之后,将水从含水层中抽出,并在饮用水处理厂进行进一步处理,然后再添加到公共供水中。相比之下,在直接回用方法中,纯净水不会返回到环境缓冲区,而是保留在工程水循环内,从废水处理厂到水回用厂再到饮用水处理厂,再到您的轻拍

史密斯说,查看各种水源之间的ARGs差异对于考虑未来的健康危害(如超级虫子的发生)至关重要。由于废水处理厂通常不设计用于去除微量污染物(如抗生素),因此它们倾向于保留在处理系统中,从而导致在不同处理阶段产生高密度的抗ARG细菌。当将这种水引入已经自然存在ARG的含水层中时,它可能会被ARG和抗药性细菌污染。使问题进一步复杂化的是,ARGs可以通过水平基因转移轻松转移,从而增加了产生抗生素抗性病原体的风险。

史密斯说:“由于我们在工程水循环中依赖生物处理,因此对ARG并没有进行任何监管,并且是令人担忧的新兴污染物。” “由于它们是生物污染物-释放到环境中的DNA小片段-接收环境中存在的细菌可以吸收它们,自身具有抗药性,并进一步使抗药性扩散。”

废水再利用是应对全球供水压力不断上升的主要选择,相比于脱盐这样的选择可能更为可取,因为相比而言,脱盐是昂贵且能源效率低的。然而,传播抗生素抗药性的危险是应该告诉我们,当我们展望史密斯时,哪种方法会获得更大的吸引力和投资。消除存在于环境水缓冲液中的未知物质可能是确保到达我们水龙头的水不含ARG和其他有害污染物的一种方法。

史密斯说:“要使抗生素耐药性在全球范围内蔓延,就需要跨环境和临床系统的跨学科方法。我们必须迅速采取行动,才能进入所谓的'后抗生素世界',在这里细菌感染无法治疗。”

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