雨季污水源抗性组输入加剧河流抗生素抗性风险：以湘江流域为例

推荐：本研究针对雨季降雨事件导致污水溢流加剧河流抗生素抗性基因(ARGs)传播的问题，通过宏基因组学技术分析湘江干湿季水体和沉积物中抗性组分布特征。研究发现雨季水体ARGs绝对丰度显著升高，污水源贡献比例达30.6%，且高风险Rank I ARGs和新兴ARGs（如mcr-5、tetX2）检出率增加，揭示降雨驱动的污水输入是河流抗性组动态变化的关键驱动因素。

　　

抗生素抗性已成为全球公共卫生重大威胁，世界卫生组织预测若不采取有效措施，2025-2050年间相关死亡人数将达3900万。河流作为动态生态系统，既是抗生素抗性基因(ARGs)的天然储库，也是人类活动污染物的主要载体。雨季降雨引发的污水溢流和地表径流可能显著改变河流抗性组特征，但水文动态变化使ARGs来源追踪和风险评估面临挑战。

针对这一科学问题，Fang-Zhou Gao团队在《Environment International》发表研究，以中国亚热带湘江流域为研究对象，通过干湿季对比分析，揭示了雨季污水源抗性组输入对河流抗生素抗性风险的放大效应。研究整合全球抗性组数据，采用宏基因组测序、源解析模型(SourceTracker2)和风险评分系统(MetaCompare)等技术，对32个采样点的水体和沉积物样本进行多维度分析。

3.1 雨季水体抗性组丰度与风险显著升高

研究发现雨季水体检测到的ARGs亚型数量增加11%，绝对丰度显著高于旱季。尽管河流流量增大产生稀释效应，但ARGs相对丰度仍显著升高，表明存在外部输入。风险评分显示雨季水体风险等级超过污水处理厂基线水平，而上游区域风险尤为突出。

3.2 污水源抗性组贡献比例显著增加

源解析表明土壤是主要贡献源（平均61.7%），但雨季污水源贡献比例显著提升至30.6%，且与ARGs丰度呈强正相关。粪便标志物分析进一步验证E. coli丰度与ARGs显著相关，而crAssphage（人类粪便特异性标志物）则因稀释效应相关性较弱。

3.3 抗性组多样性特征变化

bacitracin抗性基因bacA占ARGs总量的7.13-62.91%，其蛋白序列呈现高度多样性，宿主涵盖12个细菌科。sul1基因在雨季水体显著富集，其与移动遗传元件(MGEs)的共定位结构（如sul1-qacEdelta1）增强了水平转移潜力。

3.4 高风险与新兴ARGs的富集

雨季水体中检出10种mcr变异体和7种tetX变异体，其中mcr-5和tetX2丰度最高。52种风险Rank I ARGs（如APH(6)-I、floR）的检出率和丰度显著增加，这些基因具有人类关联性、可移动性和病原体宿主特征。

3.5 未分类病原宿主的环境风险

从527个宏基因组组装基因组(MAGs)中鉴定出34个ARGs携带者，其中Acinetobacter junii等潜在致病菌携带sul1-MGEs复合结构，但多数宿主在物种水平难以分类，暗示未知病原传播风险。

研究结论强调，雨季污水溢流通过输入高丰度、高风险ARGs显著改变河流抗性组特征，而沉积物抗性组则表现出更强的稳定性。该发现为理解水文动态对抗性传播的影响提供了新视角，建议将Risk Rank I ARGs和新兴ARGs纳入河流常规监测指标。特别值得注意的是，研究建立的源解析方法比传统生物标志物更能准确反映人类活动影响，为制定季节性差异化的污水处理策略提供了科学依据。