基于再悬浮的温室内ARGs土壤-气溶胶迁移研究

Aerosol ARGs combining with PM2.5 particulate contamination has a significant risk to human health. Farmland soil is not only one of the most important aerosol underlying types, but also a huge storage of antibiotics. Therefore, the study of soil-aerosol migration behavior of ARGs is of great significance. In this study, we will selecte tetrocyclic ARGs as representative of ARGs, and researche the distribution of ARGs at the soil-aerosol interface by experimental simulation, field monitoring and statistical analysis, and the ARGs reselling rate. The effect of adsorption and desorption of ARGs in soils and the effect of environmental factors affecting aerosol particulate suspension on ARGs resuspension will be investigated to construct ARGs soil-aerosol migration model and to provide the optimal control conditions under the minimum migration. The prediction results will be validated and optimized. The study will provide a basis for the assessment of agricultural ARGs pollution and its assessment of environmental risks.

气溶胶ARGs协同PM2.5颗粒物污染对人体健康有极大风险。农田土壤既是最主要的气溶胶下垫面类型之一，也是抗生素的巨大储库。因此ARGs的土壤-气溶胶迁移行为的研究具有重要意义。本研究拟以温室为对象，以四环素类ARGs为代表性ARGs，通过实验模拟、实地监测和统计分析，查明ARGs在土壤-气溶胶界面的分配分布特征，研究ARGs再悬浮速率的表征方法；查明ARGs在土壤中的吸附/解吸能力改变对再悬浮的影响和作用机制；查明影响气溶胶颗粒物悬浮的环境因子对ARGs再悬浮的作用；构建ARGs土壤-气溶胶迁移模型，探索最小迁移速率下的最优控制条件，以实地监测结果对模型预测进行验证和优化。其成果将对农业ARGs污染控制及对其环境风险的评估提供依据。

气溶胶ARGs协同PM2.5颗粒物污染对人体健康有极大风险。农田土壤既是最主要的气溶胶下垫面类型之一。针对ARGs的土壤-气溶胶迁移行为，本研究以日光温室系统为对象，根据水肥施用周期，多次采集所用水肥、温室内外的土壤和空气微生物样品，使用分子生物学方法对ARGs进行定性定量，同时利用多种检测手段分析温室内外的水肥、土壤和空气特征，包括有机质含量、营养元素含量、抗生素残留、MGEs含量、微生物活性和群落结构等，获得不同介质中ARGs的分布特征异同及变化情况、关键影响因素及作用大小，获得ARG土气界面迁移率计算方法，并结合实际种植温室的检测数据，构建ARGs在温室系统中的环境行为过程。研究重要成果包括获得一套成熟的气溶胶DNA组采样提取方法，获得温室内外气溶胶、土壤的ARGs谱图、MGEs谱图和微生物群落结构，表明温室内气溶胶ARGs受到土壤ARGs和室外气溶胶ARGs的共同影响，证明温室内ARGs确实从土壤向气溶胶进行迁移。通过相关分析、回归分析，获得多因子对ARG丰度的拟合方程，表明肥料施肥的土壤中ARGs的丰富机制可能主要由抗生素残留的直接正作用和细菌群落组成的负作用驱动。“十四五”时期农业农村大力发展，现代化种植中温室这样的设施农业会越来越多，畜禽养殖废弃物的资源化利用也不断增加。因此，农田土壤作为ARG的极大储库和排放源是不可否认的。经历2020年“新冠疫情”，气溶胶对病原体、ARG的传播至关重要。ARG迁移率的计算能够为估算土壤向气溶胶中输送ARG通量，掌握了ARG的迁移传播行为，就能极大的增加新型污染物的认知，进而开展健康风险、生态风险评估，为管理做好科学储备。