《Environmental Research》：Comprehensive Characterization of Bioaerosol Microbial Communities, ARG, and Occupational Exposure Risks in WWTP and Comprehensive Landfill
编辑推荐：
•来自废水和固体废物设施的气溶胶生物颗粒物显示出不同的暴露特征。•固体废物设施表现出更高的细菌水平和细颗粒生物颗粒物。•污水处理厂显示出更高的空气中抗药基因/移动遗传元件吸入风险。•机器学习识别出与环境特异性相关的微生物和抗药基因风险标志物。•细菌与抗药基因的关联揭示了耐药性
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来自废水和固体废物设施的气溶胶生物颗粒物显示出不同的暴露特征。
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固体废物设施表现出更高的细菌水平和细颗粒生物颗粒物。
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污水处理厂显示出更高的空气中抗药基因/移动遗传元件吸入风险。
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机器学习识别出与环境特异性相关的微生物和抗药基因风险标志物。
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细菌与抗药基因的关联揭示了耐药性传播的潜在途径。
引言
污水处理厂（WWTPs）和市政固体废物处理设施含有大量微生物和耐药性决定因子，这些因子可能在曝气、污泥处理、废弃物卸载、转运及其他机械扰动操作过程中释放到大气中（Gu et al., 2025; Yu et al., 2025）。然而，目前针对废水处理设施与固体废物处理设施之间源特征、微生物生态学、耐药性传播及职业暴露风险的比较研究仍然有限。各设施之间报告的生物气溶胶浓度差异很大，这是由于处理工艺、运行强度、气象条件和采样方法的差异所致（Li et al., 2025）。污水处理厂的生物气溶胶通常受废水和活性污泥中微生物群落的影响（Sarioglu et al., 2025），而固体废物设施则接收来自正在分解的异质性市政废弃物的生物输入。这些不同的处理工艺和环境条件可能导致空气中微生物群落、粒径分布和职业暴露特征方面存在差异（Vishwakarma et al., 2025）。目前尚不清楚这些差异是否会导致可培养细菌、潜在病原菌种类以及空气中抗生素抗性基因和移动遗传元件（ARGs/MGEs）的职业暴露特征方面存在差异。
传统的废水和固体废物处理系统通常并未专门设计用于控制含耐药细菌、抗药基因或移动遗传元件的生物气溶胶排放（Ge et al., 2026）。因此，处理操作可能将附着于微生物细胞、细胞外DNA或悬浮颗粒物上的耐药性决定因子释放到工作场所空气中（Kormos et al., 2022）。吸入是一种相关的职业暴露途径，因为细颗粒生物气溶胶可进入下呼吸道（Liang et al., 2023）。工作场所空气中检测到ARGs/MGEs本身并不能证明感染或水平基因转移的发生；然而，它们与潜在致病菌或机会性致病菌种类的共存可能表明需要加强监测的环境（Yang et al., 2024）。因此，需要对可培养细菌暴露量、微生物群落组成和空气中耐药性决定因子进行定量比较，以支持针对特定工艺的风险管理（Liu et al., 2020）。
因此，本研究旨在整合多种互补方法，系统比较一座污水处理厂（WWTP）与一座固体废物设施之间的生物气溶胶特征，包括微生物丰度、群落组成、ARGs/MGEs谱、粒径分布和职业暴露评估。具体目标为：(1) 比较两座设施之间可培养细菌浓度、粒径分布、细菌群落组成、预测功能特征以及靶向ARG/MGE谱；(2) 使用具有代表性的定量微生物风险评估模型估算细菌感染风险，并计算空气中ARGs/MGEs的吸入暴露剂量；(3) 识别对两种生物气溶胶环境差异贡献最大的微生物种类和ARG/MGE亚型。研究结果可为在"同一健康"框架下制定设施特异性生物气溶胶监测和职业暴露控制策略提供依据。
章节摘要
采样点
本研究聚焦于中国中部某大型城市污水处理厂（XQ）和一座综合垃圾填埋场（DP）开展生物气溶胶调查。XQ采用多级A2/O工艺，日处理能力为1.2×106 m3/d。采样点分布在各个主要功能区。水区的采样在上风向进行，而污泥区的室内采样则在污泥处理区域进行。DP日处理城市市政固体废物700吨，采用
DP中细菌生物气溶胶浓度更高且细颗粒生物颗粒物占比较大
XQ和DP采集的生物气溶胶中细菌浓度如图2a所示。XQ的细菌水平范围为101至1539 CFU/m3，平均值为502 CFU/m3。DP的细菌浓度范围为966至3788 CFU/m3，平均值为1726 CFU/m3。统计分析显示XQ与DP之间存在显著差异（p < 0.05）。XQ的总悬浮颗粒物（TSP）水平（图2b）在108至336 μg/m3之间变化，而DP的水平跨度则更宽
DP和XQ生物气溶胶产生及职业暴露风险的环境决定因素
本研究中发现DP的生物气溶胶平均细菌浓度（1726 CFU/m3）显著高于XQ（502 CFU/m3）。这一现象可归因于固体废物为微生物生长提供了丰富的营养物质和适宜的环境（Dhiman et al., 2024）。正如Manea等人所证实的，城市固体废物中的有机物有助于微生物群落生物多样性和丰度的提升（Manea et al., 2024）。
结论
本研究显示，在采样期间所调查的污水处理厂与固体废物设施表现出截然不同的生物气溶胶特征。DP的可培养细菌浓度高出3.4倍，细颗粒生物颗粒物占比更大，且预测微生物感染风险更高；而XQ则显示出明显更高的空气中ARG/MGE浓度和吸入暴露剂量。此外，两座设施之间还观察到不同的微生物和耐药性特征。
CRediT作者贡献声明
Lirong Gao：项目管理、方法论。Wenyu Zhang：验证、监督、软件。Dong Wu：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、资金获取。Yanjie Wang：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、资金获取。Song Zhang：写作 – 初稿撰写、软件、数据整理、概念化。Jialin Li：调查、形式化分析
未引用参考文献
Li et al., 2024; Li et al., 2024.
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本项目得到国家自然科学基金（52570133）、河南省高等学校科技创新人才培养计划（26HASTIT052）、中原人才计划（青年顶尖人才项目）以及河南省青年科学基金项目（B类）的支持。
Song Zhang|Jialin Li|Lirong Gao|Wenyu Zhang|Dong Wu|Yanjie Wang
