抗生素和個(gè)人藥品作為新興污染物而受到廣泛關(guān)注。因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，故對傳統(tǒng)水污染控制技術(shù)造成重大挑戰(zhàn)。長期賦存于環(huán)境媒介的抗生素對抗性基因（ARGs）和超級細(xì)菌造成選擇壓力，引發(fā)環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，迫切需要研發(fā)節(jié)能且高效的去除技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，抗生素和非抗生素藥物等共存的復(fù)合污染體系廣泛存在，但目前國內(nèi)外研究較少關(guān)注復(fù)合污染體系的去除。同時(shí)，關(guān)于復(fù)合污染對生物膜微生物組和抗性組影響的研究更鮮有報(bào)道。為此，針對上述技術(shù)需求與關(guān)鍵科學(xué)問題，城市環(huán)境研究所科研人員開展了系統(tǒng)研究，并取得了系列進(jìn)展。 針對單一污染，研究人員分別以氧四環(huán)素和環(huán)丙沙星作為目標(biāo)污染物，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)厭氧法，微生物電化學(xué)反應(yīng)器能夠通過電刺激更加快速定向地選擇功能微生物，從而促進(jìn)氧四環(huán)素和環(huán)丙沙星去除。并且，微生物電化學(xué)反應(yīng)器生物膜上ARGs的檢出種類和總豐度均低于傳統(tǒng)厭氧生物膜，說明微生物電化學(xué)反應(yīng)器生物膜上產(chǎn)生ARGs水平轉(zhuǎn)移的可能性更小。 針對復(fù)合污染，在運(yùn)行120天后發(fā)現(xiàn)，萘普生和磺胺甲惡唑復(fù)合污染能夠被微生物電化學(xué)反應(yīng)器有效去除，并且1.00％鹽度提高了磺胺甲惡唑去除速率。高通量測序發(fā)現(xiàn)，相比單一萘普生/磺胺甲惡唑污染，一些耐多藥微生物，如銅綠假單胞菌Pseudomonas和嗜甲基菌Methylophilus，在復(fù)合污染體系中豐度顯著提高，說明復(fù)合污染更易引發(fā)耐多藥微生物的產(chǎn)生。 
高通量定量PCR結(jié)果表明，相比于原始接種源，復(fù)合污染促使生物膜中可移動元件MGEs和ARGs總豐度提高至約9 copies per bacterial cell。相反，1.00％鹽度的增加使ARGs總豐度顯著降低至2 copies per bacterial cell，說明復(fù)合污染能夠促進(jìn)ARGs的產(chǎn)生和傳播，但鹽度能緩解這一風(fēng)險(xiǎn)。
基于Network分析，初步揭示了受復(fù)合污染脅迫下生物膜微生物組和抗性組之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)耐多藥微生物Pseudomonas和Methylophilus是復(fù)合污染體系中部分豐度大量增加的ARGs的潛在宿主，而鹽度的提高促使不耐受鹽度脅迫的宿主菌，尤其是Methylophilus等豐度顯著下降，從而使復(fù)合污染體系中的ARGs豐度顯著降低。上述結(jié)果表明，萘普生和磺胺甲惡唑復(fù)合污染會促進(jìn)生物膜上耐多藥微生物的增加，從而引發(fā)ARGs擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，但提高鹽度能有效減輕這一風(fēng)險(xiǎn)。這一成果將為評估現(xiàn)實(shí)復(fù)合污染體系生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和控制抗性基因傳播等提供了重要的科學(xué)支撐。 
研究成果已發(fā)表在Water Research、Environment International、Chemical Engineering Journal和Bioresource Technology等期刊上。嚴(yán)偉富為第一作者，趙峰研究員和肖勇（青促會會員）副研究員為通訊作者。該研究得到了該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51878640, 21777155)，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2018344)和福建物構(gòu)所與城市環(huán)境研究所融合發(fā)展基金項(xiàng)目 (RHZX-2018-006)的資助。 論文信息如下：
Weifu Yan, Rui Bai, Siqi Wang, Xiaochun Tian, Yan Li, Fan Yang, Yong Xiao*, Xiaoquan Lu, Feng Zhao*. Antibiotic resistance genes are increased by combined exposure to sulfamethoxazole and naproxen but relieved by low-salinity. Environment International, 2020, 139: 105742 [URL] Weifu Yan, Yunyan Guo, Yong Xiao*, Shuhua Wang, Rui Ding, Jiaqi Jiang, Haiyin Gang, Han Wang, Jun Yang, Feng Zhao*. The changes of bacterial communities and antibiotic resistance genes in microbial fuel cells during long-term oxytetracycline processing. Water Research, 2018, 142: 105-114 [URL] Weifu Yan, Yong Xiao*, Weida Yan, Rui Ding, Shuhua Wang, Feng Zhao. The effect of bioelectrochemical systems on antibiotics removal and antibiotic resistance genes: a review. Chemical Engineering Journal,2019, 358: 1421-1437 [URL]
Weifu Yan, Shuhua Wang, Rui Ding, Xiaochun Tian, Rui Bai, Haiyin Gang, Weida Yan, Yong Xiao*, Feng Zhao. Long-term operation of electroactive biofilms for enhanced ciprofloxacin removal capacity and anti-shock capabilities. Bioresource Technology, 2019, 275: 192-199 [URL]
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