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医院与城市污水处理系统生物气溶胶中耐药大肠杆菌的季节变化特征

污水处理；生物气溶胶；污染特征；耐药风险；季节差异

摘要：医院及污水处理厂的废水中存在高浓度的抗生素耐药基因（Antibiotic resistance genes, ARGs），可从污水逸散至空气，对周围人群造成不可忽视的风险。本研究在某综合医院污水处理站和城市污水处理厂两处的生化池分别采集污水及生物气溶胶样本，并从中分离出耐药大肠杆菌，分析其耐药特征、ARGs组成与季节变化特征。结果显示，医院生化池处空气中的细菌平均浓度（113 CFU·m^-3）高于污水处理厂（82 CFU·m^-3），最高细菌浓度均出现在夏季，分别为236 CFU·m^-3和165 CFU·m^-3。污水处理厂生化池空气中大肠杆菌的平均耐药检出率（29.55%）高于医院（13.64%），耐药检出率最高的季节分别是夏季（63.64%）和冬季(36.36%)。两处生物气溶胶中均存在对多西环素、四环素、头孢西丁具有耐药性的菌株，其中，对头孢西丁耐受的大肠杆菌检出率最高，并且在两个采样点均分离出了对两种以上抗生素耐药的多重耐药菌。在污水处理厂和医院的空气大肠杆菌中检出的ARGs数量相同（54个），秋季（16个）和冬季（14个）分别为ARGs数量最多的季节。污水处理厂特有的ARGs包括aph(3)-IIa、aac(3)-IIa、GyrA、tetB、aph(3)-Ia，而医院特有的ARGs为blaSHV、blaOXA、tetM。两处生化池气溶胶中均检出大肠杆菌的可移动遗传元件（MGEs）intI1和intI3，且没有明显的季节分布特征。生物气溶胶吸入途径的非致癌暴露风险评估的结果表示：医院生化池处的年平均HQ（9.38×10^-3）高于污水厂生化池处年平均HQ（6.83×10^-3），两地生化池与周围环境的总HQ均是夏季最高，且成年男性的HQ高于成年女性。此外，污水中耐药大肠杆菌所含的ARGs在气溶胶的耐药大肠杆菌中被全部检出（春季除外）。Pearson相关性分析表明污水是生物气溶胶中ARGs的重要来源。多重抗生素耐药性指数计算结果表明医院与污水处理厂平均耐药水平相同，均为0.45（＞0.2），说明两处均是潜在的高风险抗生素暴露源，且最高耐药性水平分别出现在冬季（0.52）和秋季（0.59）。因此需要进一步加强对医院和污水处理厂的管理，以降低人群中耐药菌感染及抗生素耐药基因传播的风险。