摘要
背景：抗生素和金属元素是水环境中的两类重要污染物，且抗生素和金属元素在环境中的复合污染机率高，对植物、动物和微生物均具有生态毒性效应，己在我国众多区域水体和土壤中同时检出，有研究表明抗生素所具有的羧基等官能团可以和金属元素离子发生络合作用，从而改变二者的物理化学性质和在环境中的迁移规律，进而给水环境安全带来更大挑战。所以，探讨抗生素和金属元素的复合污染特征并对二者进行健康风险评价，对保障水环境安全和维护居民饮水安全具有积极意义。 目的：对抗生素和金属元素的联合污染特征进行描述，基于宏基因组测序结果分析抗生素和金属元素抗性基因的污染水平，结合环境因子对二者的相关性进行分析，采用健康风险模型对二者进行健康风险评价，基于模糊数学对抗生素和金属元素的复合污染状况进行综合评价，从而为抗生素和金属元素相关研究和污染治理提供更多参考。 方法：本研究拟对汉江十堰段进行水体、土壤和沉积物进行检测分析，现场测定水体的溶氧、透明度、pH值、电导率和氧化还原电位等信息，实验室分析样品中的总氮、总磷、氨态氮和硝态氮等指标。利用不同的前处理方法对样品进行处理，采用三重四级杆液质联用仪对样品中的抗生素浓度进行检测，采月电感耦合等离子体质谱仪对样品中的金属元素进行检测。利用试剂盒对样品中的微生物进行DNA提取，采用荧光定量PCR技术和高通量测序确定抗性基因及其含量。采用健康风险模型对抗生素和金属元素的健康风险进行评价。利用模糊数学进行建模，对抗生素和金属元素的复合污染特征和健康风险进行评价。 结果：(1)水体中抗生素的浓度要远低于土壤和沉积物中的浓度，土壤中TC的含量最高，SMZ的含量最低，沉积物中AMOX的检出率低。以地表水环境质量标准中的Ⅱ类标准，水体中所测得的16种金属元素合格率为100%。 (2)四环类和磺胺类的抗生素ARGs的基因数目最多，链霉素和喹诺酮类抗生素的抗性基因污染水平较高；Cu抗性基因的数量要远高于其他金属元素的抗性基因。土壤中四环类抗生素表现出了更强的关联性，而在水体中则是喹诺酮类抗生素表现出了较强的关联性。 (3)8种抗生素的人类健康风险可以忽略不计。As、Cr和Cd_种元素的致癌风险较高，应及时采取措施加以控制；总的非致癌风险较低。基于模糊数学的抗生素和金属元素综合污染评价显示，研究区水质受到的污染程度较轻，属清洁。 结论：(1)四环类抗生素在环境中表现出了更高的浓度特征，其抗性基因的数目也较高，与Mn、Cu、Zn等元素的相关性也更强。 (2)8种抗生素的人类健康风险可以忽略不计；金属元素的健康风险相对较低，模糊数学综合评价结果显示研究区水质属清洁。
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