抗生素协同/胁迫作用对多环芳烃在南亚热带水环境中的迁移和生物转化的影响

本项目围绕多环芳烃和抗生素药物的复合污染过程及效应这一前沿领域，在系统调查抗生素药物对多环芳烃在环境介质上的协同/竞争吸附和解吸特性的基础上，采用微宇宙（Microcosom）模拟南亚热带水生生态系统，考察抗生素药物存在条件下，PAHs在各介质中的分布及生物有效性。与此同时，系统调查低浓度抗生素药物暴露对沉积物中微生物群落结构、功能及活性影响，并以降解菌Sphingomonas sp. GY2B为对象，考察抗生素药物胁迫/协同作用对微生物降解菲的代谢能力及途径的影响，探讨可能的影响机制。本项目的研究工作不仅有助于正确评估抗生素药物的潜在环境风险，保障人体健康和生态环境安全，还可为全面了解多环芳烃的环境地球化学行为并对其进行污染治理提供科学依据。

本项目围绕复合污染环境效应这一热点领域，以大环内酯类药物及磺胺类药物作为抗生素药物的代表，多环芳烃及重金属作为传统污染物的代表，（1）系统研究了抗生素药物与环境介质的交互作用及影响因素，发现两种抗生素在土壤矿物和腐殖酸上均表现为非线性吸附特性，腐殖酸能显著促进抗生素的自然光解作用，吸附及自然光解均强烈受pH值及离子强度影响，并因环境介质不同呈现明显差异，同时，主要吸附机理也会因环境条件的变化而发生改变，这意味着抗生素在不同环境介质及环境条件上的行为存在较大异质性，在预测抗生素的环境归趋时，这一点不容忽视。（2）在此基础上，考察了抗生素药物与传统污染物的协同作用，发现吸附态的抗生素药物不仅可与重金属发生络合作用，而且可产生类似“有机质”的作用，从而增加传统污染物在固体介质上的吸附能力，降低其生物可利用性，随固体介质迁移的能力增强。（3）利用建立的模拟水生生态系统微宇宙（Microcosom）装置，研究了抗生素药物和多环芳烃在水生生态系统中的分布规律及相互影响，发现沉积物是主要的“汇”，水生生物对污染物的富集能力与污染物自身的性质有关，对疏水性污染物的富集显著强于抗生素药物；抗生素主要影响多环芳烃从水体向水生生物相的迁移，可改变其在水生生物体内的富集能力，从而增加其环境风险。（4）考虑到抗生素可能存在的生态效应，项目进行了为期一年的低浓度抗生素药物持续暴露对沉积物中微生物群落结构及多样性的影响研究，发现微生物群落结构会产生一定程度的变化，抗生素的持续诱导或者抗性基因的水平转移使多种微生物对红霉素获得一定的耐药性。可见在长期受低浓度红霉素污染的环境中，不仅耐药菌的存在具有一定的广泛性和潜在性，而且抗性基因能进行水平转移，因此应当重视其生态风险评价与管理。（5）对于多环芳烃降解菌而言，抗生素会降低降解菌利用污染物作为碳源增殖时的生物量及降解能力，并呈现浓度依赖性。进一步分析发现，不同程度的抗生素胁迫会影响降解菌细胞蛋白的种类和合成。此外，还拓展研究了新兴污染物的健康效应、环境迁移及污染控制技术等。本项目的研究工作不仅有助于正确评估复合污染的潜在环境风险，保障人体健康和生态环境安全，还可为全面了解以抗生素为代表的新兴污染物的环境地球化学行为并对其进行污染治理提供科学依据。