典型场地土壤剖面中抗生素及其抗性基因的分布特征

摘要

场地土壤中存在多种环境污染物,严重威胁城市土壤和地下水安全.而深层土壤中的新型污染物研究较少,例如抗生素和抗生素抗性基因(ARGs),需要及时监测和治理.本研究选取河北邯郸明芳钢铁场地为研究区域,采集了3根4 m的土壤柱.采用超高效液相色谱-串联质谱仪检测了其中四大类(磺胺类、氟喹诺酮类、大环内酯类、四环素类)共17种抗生素的含量,运用宏基因组测序技术研究了不同深度土壤中ARGs的种类、相对丰度和贡献物种.研究结果表明,总抗生素污染浓度范围在2 593.2～4 279.5 ng/g之间,其中磺胺类抗生素(SAs)为166.1～1 103.8 ng/g,氟喹诺酮类抗生素(FQs)为993.3～1 330.4 ng/g,大环内酯类抗生素(MLs)为4.0～104.8 ng/g,四环素类抗生素(TCs)为1 269.5～2 077.6 ng/g,与其他区域土壤中抗生素浓度相比,污染处于中度水平.土壤剖面中, SAs在浅层土壤(0—150 cm)中占比高于深层土壤(150—400 cm). MLs在深层土壤(350—400 cm)中有较多的累积. TCs和FQs的占比在各土壤层中均较高,是检测到的主要抗生素类别.四大类抗生素对应的ARGs丰度均随土壤深度增加而减少,其中大环内酯类ARGs相对丰度最大,检出频率为0.92×10～5～1.44×10～5.物种贡献度统计结果表明,放线菌门(Actinobacteria)对四大类抗生素抗性基因的丰度均具有最大的贡献.综上,本研究揭示了抗生素在场地土壤中的分布迁移特征,而ARGs在深层土壤中的污染不容忽视,可能会污染地下水,增加抗生素耐药菌的传播.

关键词

钢铁冶炼厂场地 / 土壤柱 / 抗生素 / 抗生素抗性基因 / 宏基因组测序