城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中抗生素与抗性基因的分布特征及其影响因素分析

Antibiotics and antibiotic resistant genes (ARGs) have been recognized as the emerging contaminants and have been detected worldwide in various environments. Antibiotics are often disposed in municipal solid wastes and then transferred to landfill. In landfill, antibiotics and ARGs will transfer to landfill leachate, posing risk on environment and human health. However, little is known about the distribution of antibiotic and ARGs in landfill leachate as well as the influence of environmental factors on antibiotics and ARGs. In this proposal, we will seasonally investigate the distribution of antibiotic and ARGs in landfill leachate and assess the influence of environmental factors on antibiotics and ARGs in 8 landfills within 4 kinds of climate zones, China. The abundance of antibiotic and ARGs will be determined by HPLC-MS and q-PCR, respectively. The chemistry of landfill leachate will be detected by physiochemical analysis. And then the relationship between the abundance of antibiotic and ARGs and environmental factors will be analyzed by correlation analysis. This study focus on the distribution of antibiotics and ARGs in landfill leachate and the environmental factors which have an effect on antibiotics and ARGs , will provide a theoretical foundation for how to control antibiotics and ARGs in landfill leachate.

抗生素和抗性基因均属于新型环境污染物。抗生素和抗性基因随生活垃圾进入垃圾填埋场参与垃圾降解演化，通过渗滤液进入其他环境介质，危害环境和人类健康。目前抗生素和抗性基因在我国城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中的分布特征及其影响因素分析鲜有研究。本项目以我国4种不同气候类型的8个城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液为研究对象，在时间尺度上以物理化学方法分析渗滤液理化性质、以高效液相色谱-质谱检测技术和荧光定量PCR技术定性定量分析渗滤液中抗生素和抗性基因的丰度，阐明我国城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中抗生素和抗性基因的分布特征；以相关性分析研究渗滤液理化性质对抗生素和抗性基因水平的影响，得出城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中抗生素和抗性基因分布的影响因素。本研究将为城市生活垃圾填埋场渗滤液中抗生素和抗性基因污染控制提供理论依据。

垃圾渗滤液成分复杂，基质效应强，影响渗滤液中抗生素检测的准确性。因此，本项目从建立检测方法入手，采取基质加标回收，固相萃取-超高效液相色谱质谱串联质谱的方法，建立了一种准确快速的检测方法。在建立检测方法的基础上，选取我国典型城市垃圾填埋场垃圾渗滤液作为研究对象，测定其中抗生素浓度和抗性基因的丰度，分析垃圾渗滤液中抗生素和抗性基因的分布特征，本项目根据项目计划内容，采集了城市生活垃圾填埋场的渗滤液，分析了渗滤液中抗生素的分布情况，检测了抗生素抗性基因的丰度。经过两个年度样品采集，综合分析了我国城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中抗生素及抗性基因的污染特征。研究结果表明，磺胺类抗生素的污染最为严重，在磺胺类抗生素中磺胺甲恶唑的检出浓度和相对含量最高。磺胺类抗性基因 sulI 为主要的抗性基因类型，相对丰度最高。从抗生素总浓度来看，2017年度高于2018年度，春冬季节高于夏秋季节。抗性基因总丰度的变化趋势与抗生素总量一致。在不同城市抗生素的种类和浓度有一定的差异，但主导的抗生素和抗性基因类型基本相同。相关性分析表明，渗滤液的理化性质影响磺胺类抗生素的分布，而对四环素类抗生素无显著影响。抗性基因的丰度与抗生素浓度无直接关系。本研究对中国8个城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液中的抗生素残留进行了时间和空间尺度上的长期调查和分析，获取了大量的科学数据，为渗滤液中抗生素的污染控制提供了有效的数据支撑。本项目中得到的结论，与前期研究中单次短期研究得到的一些研究结果和结论有所不同。抗生素的药物特性决定了其环境行为，磺胺类抗生素亲水性强，在渗滤中的污染相比其它种类的抗生素更为严重。