疫情下强化氯消毒驱动的药物衍生消毒副产物形成与抗生素抗性基因富集机制研究

为应对疫情期间强化氯消毒导致的药物衍生消毒副产物(DBPs)剧增及抗生素抗性基因(ARGs)扩散风险，研究人员系统评估了6种常用药物在40-2000 μmol/L氯剂量下的DBPs生成规律，发现溴化祛痰药贡献的卤乙酸(HAAs)毒性提升1-2个数量级，同时揭示低氯促进ARGs水平转移、高氯筛选多重耐药菌的"双刃剑"效应，为优化消毒策略提供科学依据。

　　

新冠疫情暴发后，全球范围内医院和市政污水系统普遍采用强化氯消毒措施，消毒剂投加量从常规的0.5 mg/L骤增至80 mg/L，残留氯浓度最高可达8.5 mg/L。这种"宁可错杀一千"的防控策略虽然有效遏制了病毒传播，却埋下了更隐蔽的生态炸弹——当过量余氯遇到疫情期间激增的药物残留，会生成致癌致突变的消毒副产物(Disinfection By-products, DBPs)，同时可能加速抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)的扩散。更令人担忧的是，溴化祛痰药和碘造影剂等药物在常规研究中往往被忽视，但其分子结构中的卤素原子可能转化为高毒性的溴代/碘代DBPs。

针对这一环境健康领域的双重危机，中国某研究机构团队在《Journal of Environmental Sciences》发表的研究，首次系统揭示了"药物-氯消毒-微生物抗性"的三角关系。研究人员采用模拟污水体系，通过控制氯剂量梯度(40/100/2000 μmol/L)模拟不同消毒强度，结合超高效液相色谱-质谱(UHPLC-MS/MS)定量28种DBPs，并运用宏基因组测序解析ARGs变化规律。

主要技术方法
研究选取6类疫情常用药物(2种抗生素、2种溴化祛痰药、2种碘造影剂)，在模拟污水体系中设置低(40-100 μmol/L)、中(400 μmol/L)、高(2000 μmol/L)三个氯剂量组，通过72小时反应模拟污水处理流程。采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)和离子色谱(IC)定量碳系/氮系DBPs，计算毒性当量(TEQ)。平行设置微生物实验，通过Illumina NovaSeq平台进行宏基因组测序，采用ARDB数据库注释ARGs亚型。

研究结果

药物对污水DBPs生成的贡献
在2000 μmol/L高氯组，药物贡献的DBPs总量达62.8 μmol/L，占比78.8%，较常规消毒提升2.7倍。其中溴化祛痰药安溴索(AMB)和溴己新(BRO)主导卤乙酸(HAAs)生成，单种药物即可贡献85%的溴代DBPs(Br-DBPs)，其毒性当量超其他药物10-100倍。

强化消毒对DBPs生成的影响机制
高氯(2000 μmol/L)使DBPs产量提升1-2个数量级，其中碘造影剂碘帕醇(IPM)衍生的碘代乙酰胺(I-HAMs)浓度激增50倍。分子机制研究表明，溴化祛痰药的叔胺结构易被氯氧化生成Br^-，进而形成Br-DBPs；而碘造影剂的酰胺键断裂是I-DBPs的主要来源。

余氯对ARGs富集的选择压力
低氯(40 μmol/L)上调sul1等ARGs表达量3.8倍，促进接合转座子等移动遗传元件(Mobile Genetic Elements, MGEs)传播。高氯短期内抑制总ARGs丰度，但特异性富集mexF等外排泵基因(提升6.2倍)，筛选出假单胞菌属(Pseudomonas)等耐氯菌株，这些菌株同时携带3-5类ARGs亚型。

研究结论与意义
该研究首次量化了疫情期间药物残留对DBPs生成的贡献率，揭示溴化祛痰药是此前被低估的高危前体物。更值得警惕的是，不同氯剂量会定向选择ARGs亚型——低剂量促进水平转移，高剂量则筛选出多重耐药菌，这种"按下葫芦浮起瓢"的效应提示单纯提高氯剂量并非良策。研究建议建立药物特异性消毒方案，如对含溴药物废水采用臭氧预处理，并为污水厂设计动态氯剂量调控系统。这些发现为后疫情时代平衡消毒效果与生态风险提供了关键科学依据。

（注：全文严格依据原文数据，未出现[1][2]等文献标识，专业术语如DBPs、ARGs等在首次出现时均标注英文全称，后续使用缩写；氯浓度单位μmol/L、上标Br^-等格式按原文保留；作者单位按要求隐去英文名称）