地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院生态环境研究中心;北京大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004869
成果描述：
| 世界卫生组织将细菌的抗生素抗性列为本世纪健康领域的最大挑战之一。作为最大的抗生素生产和使用国，中国面临更大的挑战。该项目围绕抗生素和抗药基因环境污染特征、抗生素胁迫下抗药基因的传播机制及阻断技术等关键科学问题开展系统研究，取得如下成果：首次发现了抗生素废水处理系统中细菌普遍存在多重抗药性。揭示了抗生素废水既是抗生素也是抗药菌的高风险污染源；发现即使单一抗生素存在下也会导致细菌产生多重抗药性，其抗药性甚至远高于已知的超级细菌。该成果推动了世界卫生组织等对抗生素生产的环境风险管理。揭示了生活污水和畜禽养殖废水中抗生素和抗药菌的特征。发现中国生活污水中抗生素以喹诺酮类和磺胺类为主，而养猪废水中以四环素类和磺胺类为主；首次在北京城市水体中检出能引发人体严重副作用的第四代喹诺酮类抗生素加替沙星，发现近一半环境大肠杆菌具有抗药性甚至多重抗药性，证实在自然水环境中大肠杆菌可通过水平转移从土著菌获取四环素类抗药基因。阐明了抗生素胁迫下抗药基因在水环境中的传播机制。揭示了抗药基因水平转移元件(class I integron等)在高浓度抗生素胁迫下大幅增加是导致强抗及多重抗药性细菌高发的重要机制，明确了控制抗药基因环境传播的关键因子；发现抗生素在水环境中的水解和光解产物仍然具有高抑菌活性，揭示了阻断细菌抗生素抗性发展的关键。形成了废水处理中阻断抗药基因环境传播的多级屏障技术原理。建立酵母菌与厌氧-好氧组合的生物处理系统，构建了抗生素废水生化-物化组合处理工艺，发明了360度响应的紫外强度测试荧光硅微探头，提高了深度处理反应器的光利用效率，建成了中国第一座抗生素与抗药基因协同控制的废水处理设施。项目在国际上第一次系统揭示了制药废水、生活污水和畜禽养殖废水三大排放源的抗生素和抗药基因特征，首次发现制药废水是强抗及多重抗药性细菌高发热区，发明了抗药基因阻断工程技术，成果在该领域权威刊物上发表后得到国际学术界的高度认可，支持了国际社会对制药过程的风险管理，促进了环境科学与工程学科的发展，并为北京市水质风险管理提供了科学支撑。相关成果发表SCI论文128篇，10篇代表性论文SCI他引580次，其中两篇被分别列入科学指标数据库高被引TOP论文和J.Chromatogr.A高引用论文；获得授权发明专利4项。三位完成人获国家杰出青年科学基金资助，并被列入ELSEVIER数据库颁布的环境科学领域2014年中国高被引学者榜单。 |
