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养殖场及周边农田土壤抗生素抗性基因和重金属污染初步研究

沈群辉  
【摘要】:抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)污染已经引起人们的广泛关注。与此同时,环境中重金属等传统污染物的污染状况也呈加剧趋势。本研究以上海地区典型养殖场为研究对象,对养殖场及周边农田土壤中6种抗生素、7种重金属以及8种代表性抗生素抗性基因(ARGs)的存在和含量水平进行了研究。并在此基础上探讨分析了抗生素与ARGs以及重金属与ARGs丰度的相关性,主要结论如下: (1)养殖场及周边农田土壤中6种抗生素含量水平研究结果显示,各样本中磺胺类抗生素、四环素类抗生素和氯霉素的含量范围分别为0.20-24.66、0.29-33.37和0.11~17.85mg·kg-1。此外,所有样本中四环素类抗生素含量水平总体要高于磺胺类抗生素。 (2)使用ICP-AES及AMS-254测汞仪分析了样本中7种典型重金属(Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、As、Hg)的污染水平。所有样本中除Cd外,其它几种重金属均有不同程度检出。动物粪便、农田土壤以及河流底泥样本中Hg的含量范围为121.67~400.00μg·kg-1。其它5种重金属在样本中含量也均较高,其中Zn含量最高,为75.9~4333.8mg·kg-1,Cu次之,为32.3~730.1mg·kg-1。另外,除Zn和Cu外,As、Cr、Pb含量也较高,分别为2.6-617.2、0.0-70.4和2-7~50.0mg·-1。然而,废水及河水中重金属含量水平则均较低(0.2mg kg-1)或未检出。 (3)实时荧光定量PCR结果显示,所有样本中磺胺类ARGs丰度总体要高于四环素类ARGs。磺胺类ARGs相对丰度依次为sul(A) sul(Ⅰ) sul(Ⅱ) sul(Ⅲ),四环素类ARGs相对丰度为tet(M) tet(W) tet(O)tet(B/P)。此外,除tet(B/P)在粪便样本以及猪场废水中未检出外,所有样本中其它ARGs均有检测到。 (4)抗生素与ARGs丰度相关性分析结果显示,所有样本中除sul(Ⅱ)外,ARGs与同族抗生素相关性均较弱,而与非同族抗生素浓度相关性则较为普遍,这可能主要与环境中抗生素药物对ARGs丰度的共选择有关。 (5)养殖场粪便、农田土壤以及河流底泥重金属与ARGs丰度相关性分析结果显示,重金属Cu、Zn、Hg与磺胺类ARGs(除sul(Ⅱ)外)有着显著的相关性,r值在0.028-0.888之间,其相关性要高于磺胺类ARGs丰度与同族抗生素的相关性。相反,重金属与四环素类ARGs丰度的相关性结果显示,除了As与tet(B/P)呈明显正相关(r=0.824,p=0.023),其它几种重金属与四环素类ARGs丰度之间几乎没有任何相关性。 (6)重金属与ARGs丰度相关性要高于抗生素与ARGs丰度的相关性。表明除抗生素外,重金属(如Hg、Cu、Zn)的选择性压力是影响环境中ARGs(?)度的另一重要因素。


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