药物活性化合物、微生物污染物与环境微生物群落相互作用：面向欧洲环境风险评估的六大挑战与优先方向

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Advancing understanding of the interactions between pharmaceuticals, microbial contaminants, and microbial communities: perspectives for European environmental risk assessment

六项关键挑战针对药物与微生物所致环境污染。
环境微生物群落（environmental microbial communities, EMCs）影响这些污染物的环境归趋。
药物（pharmaceuticals）及其转化产物（transformation products, TPs）影响环境微生物。
微生物污染物（microbial contaminants）构成新出现的环境风险。
将微生物响应整合入环境风险评估（environmental risk assessment, ERA）可支持有针对性的污染减缓。

Stéphane Pesce、Chloé Bonnineau等撰写的这篇批判性综述聚焦药物活性化合物（pharmaceutical active compounds, PhACs；药物中具有生物活性的化学组分）、其转化产物（transformation products, TPs；药物在环境中经生物或非生物转化形成的产物）、微生物污染物（microbial contaminants；包括抗菌抗性细菌（antimicrobial-resistant bacteria, ARBs）、抗菌抗性基因（antimicrobial resistance genes, ARGs）和病原体）与环境微生物群落（environmental microbial communities, EMCs；土壤、水体、沉积物等中的微生物集合）之间的相互作用，并讨论其纳入欧洲环境风险评估（environmental risk assessment, ERA）的路径。研究背景上，化学污染与微生物污染共同威胁生物多样性和生态系统功能；PhACs在全球水体中广泛检出，欧盟已通过战略方法、观察清单以及地下水与地表水环境质量标准（Environmental Quality Standards, EQS）等推进管控；同时，ARBs、ARGs和病原体可经污水、粪肥和污泥等进入环境，抗微生物耐药性（antimicrobial resistance, AMR）被世界卫生组织列为全球公共卫生威胁。现存问题是：环境本身在AMR和病原体出现、持续与扩散中的作用仍不清楚；PhACs与微生物污染物常共现，EMCs既可能作为AMR和病原体的宿主与载体，也可能限制其环境扩散并参与PhACs降解；现有ERA对微生物群落的考虑不足，且跨土壤—水—沉积物连续体、微生物群落融合（microbial community coalescence；不同来源微生物群落接触并混合的过程）以及水文气候连通性的证据有限。因此，作者开展批判性综述，提出六大挑战和研究路线，结论是应将微生物响应更有效地整合入前瞻性和回顾性ERA，以支持靶向污染减缓；其意义在于为欧洲ERA提供可操作的研究与管理框架，并连接One Health（同一健康）与零污染目标。

关键技术方法（不超过250字）：该文为批判性综述，未开展原始实验，也未涉及样本队列来源。作者主要采用系统性文献批判综合与跨学科证据整合，构建PhACs—微生物污染物—EMCs相互作用及土壤—水—沉积物连续体的概念框架；按“挑战—子挑战—环境管理贡献—研究方向—支持性技术工具/方法—实施时间框架—技术障碍—概念瓶颈”的结构化方式梳理证据；比较高分辨质谱筛查、效应导向分析（effect-directed analysis, EDA）、宏组学、污染诱导群落耐受（pollution-induced community tolerance, PICT）、定量构效关系（quantitative structure-activity relationship, QSAR）和模型生态系统等工具的应用条件与局限；并据此提出近期、中期和长期研究优先项。

主要论述结果如下。Challenge 1：更好评估陆地与水生环境中EMCs对PhACs及TPs的暴露。Specific challenge 1.a通过整合医疗、水文气候与水文地球化学数据及预测模型，提出识别和预测污染热点；1.b通过非靶向与疑似靶向液相/气相色谱—高分辨质谱、EDA和QSAR/TyPol等，提出改进已知与未知PhACs及TPs的表征和优先排序，并关注K_ow等理化性质；1.c通过毒代动力学、液相色谱—高分辨质谱疑似筛查和原位高分辨质谱监测，提出评估微生物群落对PhACs及TPs的生物累积与生物浓缩。Challenge 2：更好评估EMCs对微生物污染物的暴露。2.a通过培养法与鸟枪法/靶向宏基因组、ARGs和可移动遗传元件等整合，提出改进土壤、地表水和沉积物微生物污染表征；2.b通过微生物、地貌、水文和生化评估与长期生态系统研究基础设施结合，提出理解流域尺度微生物污染物传输。Challenge 3：更好评估PhACs及TPs对EMCs的影响及生态系统后果。3.a通过FAIR化生态毒理数据、荟萃分析和QSAR建模，提出优化效应评估策略；3.b通过EDA与混合物毒性模型、模型生态系统和多营养级实验、宏组学与生态不良结局路径，提出连接微生物功能与生态系统过程；3.c通过标准化急性毒性试验、PICT验证和耐受代价研究，提出将PICT作为原位诊断工具。Challenge 4：更好评估EMCs在PhACs及TPs环境行为与归趋中的作用。4.a通过宏组学识别降解基因、转录与表达研究和原位生物降解评估，提出解析微生物降解途径与调控；4.b通过多暴露水平模型生态系统实验，提出识别促进微生物降解的环境因子和暴露阈值。Challenge 5：更好评估EMCs对微生物污染物的响应。5.a通过高分辨率微生物指纹、生态基因组建模、示踪和微生物源追踪，提出追踪流域微生物群落融合与扩散；5.b通过16S/18S rRNA基因测序和宏基因组等，提出证明底栖生物膜中的群落融合及环境条件影响；5.c通过水文学、地貌学、微生物生态基因组学和气候变化情景模型，提出研究洪水驱动的河流—陆地微生物反馈。Challenge 6：更好将EMCs纳入PhACs监管ERA。6.a通过标准化分层风险评估、权重证据、微生物指示物和in silico QSAR/机器学习，提出改进前瞻性ERA；6.b通过报告与评价标准、稳健实验设计和FAIR数据，提出改进回顾性ERA和EQS推导。

讨论与结论部分强调，六大挑战相互关联，应并行推进；剩余障碍兼有概念性和方法性，应优先发展可快速操作化的方向。结论与展望（译述）提出：ERA需从描述微生物群落响应转向少量可测量、决策相关终点。第一，PICT和宏组学终点可分别作为中期和短期操作指标，用于检测慢性PhACs暴露的功能后果、比较污染梯度及评估减缓措施，但需方法协调。第二，微生物污染物终点可强化健康与环境危害评估，近期可纳入病原或机会性菌丰度及ARGs变化，帮助识别来源、传输路径和暴露热点，但需建立暴露—微生物选择—耐药动态—生态或健康后果的因果联系。第三，研究PhACs对微生物功能及生态系统后果可提供更广生态视角，但将群落结构或相互作用变化与生态相关功能改变建立因果链是长期优先。近期，微生物与化学终点可联合识别主要污染源、关键传输路径、污染储库或热点并评估减缓效果；长期，应将微生物群落响应纳入前瞻性ERA，开发少量经过验证、标准化、生态可解释的微生物终点，并用以参数化、校准和验证in silico模型。总体优先是超越描述性指标，支持风险表征与管理决策。