聚苯乙烯及其溶解的有机物质通过给功能性微生物带来抗性压力，加速了厌氧消化过程中抗生素抗性基因的传播

《Water Research》：Polystyrene and its dissolved organic matter accelerate antibiotic resistance gene dissemination in anaerobic digestion by posing resistance pressure on functional microorganisms

微塑料（MPs）和其释放的溶解有机物（MP-DOM）在污泥厌氧消化（AD）中通过氧化应激、膜渗透性及代谢调控途径显著促进抗生素抗性基因（ARGs）的传播，其中MP-DOM作用更强。研究结合宏基因组测序和结构方程模型（PLS-SEM）揭示，MPs通过增加活性氧（ROS）生成激活毒力因子基因（VirD4）表达，而MP-DOM则通过诱导水解微生物（如Clostridium）的碳水化合物代谢通路影响ARGs富集。

　　微塑料（MPs）在污泥中普遍存在，并且由于其物理和化学特性，可能对环境中抗生素耐药基因（ARGs）的传播产生影响。研究表明，微塑料在厌氧消化（AD）过程中不仅会释放溶解有机物（MP-DOM），还可能通过多种机制改变微生物群落结构和功能，从而促进ARGs的扩散。然而，关于MPs和MP-DOM在AD过程中对ARGs传播的具体贡献和机制仍存在许多未知之处。本研究结合宏基因组测序和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），系统分析了MPs和MP-DOM对ARGs传播的潜在影响，揭示了其在AD系统中的作用机制，为塑料衍生污染物对环境和公共健康的潜在风险提供了新的科学依据。

在污泥处理过程中，微塑料主要来源于生活污水、工业废水和农业排水等途径。由于微塑料具有较强的吸附能力，它们往往被污泥颗粒捕获并保留下来。在污水处理厂的污泥中，微塑料的浓度可以达到每千克干物质1.87×10?个，其形态包括碎片、颗粒、纤维和薄膜，直径范围从0.02毫米到5毫米不等。常见的微塑料类型包括聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚醚聚氨酯（PUR）等。这些微塑料的存在不仅影响了污泥的理化性质，还可能对微生物群落产生干扰，进而影响AD过程的效率和稳定性。

厌氧消化是一种广泛应用的污泥处理技术，其核心在于利用厌氧微生物，如水解菌、酸化菌和产甲烷菌，将复杂的有机污染物分解为可再生的甲烷。在这一过程中，微塑料和抗生素耐药基因往往共存于有机物质和微生物群落之中。这些污染物之间可能存在复杂的相互作用，从而影响微生物群落的结构和功能。研究表明，微塑料的存在可能通过物理破坏、化学吸附或生物交互等方式改变微生物群落的组成，进而影响ARGs的传播。然而，关于MPs和MP-DOM在AD过程中对ARGs传播的具体机制，目前的研究仍显不足。

本研究的重点在于探讨MPs和MP-DOM对ARGs传播的影响。通过实验，研究人员发现，无论是MPs还是MP-DOM，都显著增加了ARGs、毒力因子基因（VFGs）和移动遗传元件（MGEs）的丰度，相较于对照组，增幅达到1.25至1.79倍。这一结果表明，MPs和MP-DOM在AD过程中对ARGs的传播具有重要的促进作用。值得注意的是，MP-DOM的影响更为显著，其促进作用主要体现在对功能微生物群落的重塑上。具体而言，MP-DOM通过刺激水解微生物（如Clostridium和Defluviicoccus）的应激适应性碳水化合物代谢（包括糖酵解和磷酸戊糖途径），增强了ARGs的传播。此外，MP-DOM还可能通过活性氧的生成，增加微生物膜的通透性，并激活类型IV分泌系统，从而进一步促进ARGs的扩散。

相比之下，MPs对ARGs的促进作用主要来源于其对微生物群落的选择性压力。这种选择性压力可能通过物理破坏微生物细胞或诱导氧化应激，改变微生物的生存环境，从而促进ARGs的富集和传播。在实验中，研究人员观察到，MPs和MP-DOM均显著增加了VirD4基因的表达，增幅分别为108.2%和120.5%。这一结果表明，MP-DOM在促进ARGs传播方面的作用更为显著，其影响不仅限于对微生物群落的直接作用，还可能通过复杂的生物过程间接影响ARGs的扩散。

本研究的发现具有重要的现实意义。首先，MP-DOM作为微塑料释放的复杂有机物混合物，可能在AD过程中对微生物群落产生深远的影响。其次，MP-DOM对ARGs的促进作用可能不仅局限于对微生物群落的直接改变，还可能通过应激适应性代谢途径，增强微生物对环境变化的响应能力。此外，MP-DOM还可能通过改变微生物间的相互作用，促进ARGs的共转移和扩散。这些发现为理解塑料衍生污染物对环境和公共健康的潜在影响提供了新的视角。

在实际应用中，这些发现对污水处理厂的运营管理具有重要的指导意义。首先，需要加强对微塑料在污泥中的检测和控制，防止其在AD过程中对微生物群落产生不良影响。其次，应关注MP-DOM对微生物代谢和ARGs传播的潜在促进作用，通过优化AD工艺，减少MP-DOM的释放和积累。此外，还需要加强对微生物群落的监测，及时发现ARGs的富集和传播趋势，采取相应的防控措施。这些措施不仅有助于提高污水处理效率，还能降低抗生素耐药基因的传播风险，从而保护生态环境和人类健康。

本研究的结果还为未来的相关研究提供了方向。首先，需要进一步探讨不同类型的微塑料对ARGs传播的影响，以明确其作用机制。其次，应关注MP-DOM的化学组成和生物活性，分析其对微生物群落和ARGs传播的具体影响。此外，还需要结合其他环境因素，如pH值、温度和营养条件，分析其对MPs和MP-DOM作用的协同效应。这些研究将有助于全面理解微塑料在AD过程中的影响，并为制定有效的污染控制策略提供科学依据。

总的来说，本研究揭示了微塑料及其释放的溶解有机物在厌氧消化过程中对抗生素耐药基因传播的重要影响。MP-DOM的作用机制不仅限于对微生物群落的直接改变，还可能通过复杂的生物过程间接促进ARGs的扩散。这些发现为理解塑料衍生污染物对环境和公共健康的潜在风险提供了新的科学证据，并为制定有效的污染控制策略提供了理论支持。未来的研究应进一步探讨不同类型的微塑料和MP-DOM对微生物群落和ARGs传播的具体影响，以全面评估其在AD过程中的作用。