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西南科技大学黄福杨团队ESE、JCLP、ER:系统揭示抗生素One Health风险及其优控清单

环境人Environmentor  · 公众号  ·  · 2025-05-16 12:22

正文

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抗生素“全健康”风险评估

3. 全球液相环境介质(上)及固相环境介质(下)中的 PNEC RS MIC 风险


本研究基于“全健康”理念,结合抗生素抗性的预测无效应浓度( PNEC RS )和对氮循环微生物的最低抑制浓度( MIC ),系统评估了液相和固相环境中抗生素的生态风险。结果表明,环丙沙星在两类阈值下均为风险最高的抗生素,污水处理厂废水是最关键的高风险介质,甲氧苄啶、氧氟沙星等抗生素也表现出较高超标率。由于污水处理厂对不同抗生素的去除效率差异较大,其中残留的抗生素可能抑制硝化作用并增加温室气体排放,并成为抗生素和耐药性基因的重要来源。在固相环境中,恩诺沙星(基于 PNEC RS )和诺氟沙星(基于 MIC )风险最高,超标率分别可达 96% 24% ;动物粪便为固相中最主要的高风险介质,源于抗生素在动物体内的广泛使用及排泄,其超标率在两类阈值下均为最高。



小结

本研究基于 One Health 视角,系统回顾了 137 种抗生素在不同环境中的分布。研究发现,磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类和四环素类药物在亚洲和非洲较为普遍, β- 内酰胺类药物则在欧洲占主导地位。聚类分析揭示了液相介质中的 10 种典型抗生素和固相介质中的 8 种抗生素,并且美洲和非洲地表水中抗生素浓度最高,亚洲和欧洲较低。基于 全健康 理念,结合 PNEC RS MIC 阈值进行风险评估,污水处理厂废水和动物粪便是最关键的高风险介质,非洲的整体风险水平最高。环丙沙星、氧氟沙星、恩诺沙星和诺氟沙星被认为是对“全健康”构成显著威胁的抗生素。本研究为优化抗生素使用和控制滥用提供了基础,并强调了深入调查抗生素污染的重要性,以应对全球健康威胁。



系列工作 2

第一作者: 周大芳

通讯作者: 黄福杨

通讯单位: 西南科技大学

论文 DOI :https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121762



成果简介

该论文发表于《 Environmental Research 》,题为 “Country-Level Antibiotic Risk Assessment in the Multiple Environmental Matrices based on Decennial Data” 。在全球抗生素使用持续增加的背景下,本研究也是基于 One Health 理念,从环境、人类健康与微生物生态系统三方面系统评估了全球范围内抗生素污染的现状与风险。本研究创新性地整合了全球 45 个国家十年间( 2012-2022 年)的 431,441 条抗生素检测数据,涵盖废水、地表水、土壤等 8 类环境介质中的 137 种抗生素。通过构建多介质、多指标的评估体系,首次从国家尺度揭示了抗生素污染的时空分布规律;结合预测无效应浓度( PNECs )和最小抑制浓度( MICs )双阈值评估模型,量化了不同国家的抗生素风险;并创新性地将风险评估结果与联合国可持续发展目标( SDGs )相关联,为全球抗生素污染治理提供了新的科学依据和政策启示。



引言

抗生素作为 20 世纪最伟大的医学发现之一,在人类和动物疾病防治中发挥着不可替代的作用。然而,随着全球抗生素使用量的持续攀升,其带来的环境污染问题日益凸显。据统计, 2000-2015 年间全球人用抗生素消费量增长了 65% ,预计到 2030 年还将增长 52.3% 。更令人担忧的是,这些抗生素中 40%-90% 会以原形或代谢产物的形式通过排泄物进入环境,在水体、土壤等介质中持续累积。当前,抗生素污染已演变为全球性的环境问题。一方面,环境中的抗生素会诱导微生物产生耐药性,加速抗生素耐药基因( ARGs )的传播;另一方面,它们会干扰微生物的氮循环等关键生态过程。世界卫生组织已将抗生素耐药性列为 21 世纪人类健康面临的重大挑战之一。然而,现有研究多局限于单一介质或区域尺度,缺乏从全球视角对国家层面抗生素污染特征的系统评估,这严重制约了全球抗生素污染治理的进程。



图文导读

1.不同环境介质中抗生素的检出率


1. 各国抗生素在水相( a )和固相( b )介质中的检测频率。


我们绘制了一张覆盖全球 45 个国家的抗生素检出频率地图,系统整理和分析了不同国家在四类液相和四类固相环境介质中抗生素的检出频率。通过比较不同国家、不同类型介质中的抗生素检出频率,揭示了全球抗生素环境监测的空间分布特征及其差异。本研究发现,四类液相介质中,非洲地区累计检测频率最高,主要归因于卫生条件差、疾病流行和抗生素滥用。固相介质中,检出国家明显较少,仅分布于部分非洲、美洲、亚洲和欧洲国家,主要集中于沉积物和污水出水。此项工作有助于识别高风险区域与重点介质,反映当前抗生素污染监测的不均衡性,为全球抗生素污染风险评估与防控策略的制定提供了数据支持和方向指引。


2. 不同环境介质中抗生素的浓度水平

2. 各国五类抗生素在水相( a )和固相( b )介质中的中位浓度。


我们对不同国家间抗生素在不同介质中的浓度差异进行了系统比较,覆盖液相与固相两类介质,明确揭示了国家层面抗生素污染水平的显著差异。通过分析五大类常见抗生素的中位浓度及其分布特征,我们发现抗生素浓度在部分非洲国家的浓度水平较高,例如,肯尼亚、加纳和乌干达;亚洲地区代表性国家包括新加坡、韩国和越南;欧洲则以比利时、德国和罗马尼亚为主。该研究不仅反映了抗生素使用与管理的地区差异,也为理解抗生素污染的来源与暴露风险提供了重要参考,为全球污染防控与治理提供科学依据。


3. 抗生素累计风险 / 平均风险与 SDG 的关系

3. 不同 SDGs 范围国家中两类风险的总风险( a )和平均风险( b







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