城市環境所等關于水庫受抗生素污染的廣泛性研究獲進展

　　水庫是集農田灌溉、水能發電和生活供水等功能于一體的流域生態基礎設施。水庫的生態系統對城市中“食物-能源-水”之間關系的權衡、協同和耦合具有重要作用。新污染物在水庫生態系統中的形成機制與效應研究，是評估水庫生態系統安全、制定水庫流域可持續管理政策的關鍵科學依據。

　　《新污染物治理行動方案》明確將抗生素列為重點治理的新污染物，強調要加強抗生素等新污染物對生態環境的危害機理研究。水庫生態系統易受抗生素等新污染物的威脅，可通過灌溉和供水等直接或間接途徑對人體健康造成潛在風險。因此，水庫是抗生素等新污染物治理行動中應重點開展生態環境危害機理研究的人工水生態系統。

　　隨著抗生素消費量的增加，環境抗生素污染及水庫抗生素污染的相關研究日漸增多。然而，類似于其他生態系統，水庫抗生素研究的科學數據分散在不同的科學文獻中，各項研究數據出現“孤島”現象，限制了關于抗生素在水庫生態系統中的形成機制與效應的研究。基于此，中國科學院城市環境研究所聯合英國牛津大學、美國新墨西哥州立大學等，以水庫生態系統為研究對象，建立了數據提取、數據分組和統計分析的抗生素數據整合路徑（圖1）。該路徑沿用先前工作在生源物質和微塑料研究中建立的“匯編-分流-統計”的方法體系，針對抗生素這一類新污染物存在多組分濃度數據，在數據分組過程嵌入地理分區模塊，以突出不同種類抗生素在地理格局上的空間分異。這一路徑的具體環節和分析結果以A systematic workflow of data mining confirms widespread occurrence of antibiotic contamination in freshwater reservoirs為題，發表在《暴露與健康》（Exposure and Health）上。

　　該路徑整合了80個水庫中520個樣本所檢出的抗生素濃度數據，覆蓋亞洲、歐洲、中東、北美洲和非洲5個地理區域的14個國家。整個匯編數據集包含69種抗生素濃度數據。數據集的主要種類為磺胺類、喹諾酮類、四環素類、大環內酯類、β-內酰胺類及部分林可霉素類、氯霉素類、硝基咪唑類和多肽類抗生素。其中，數據集的520個樣本數據由382個水體樣本和138個沉積物樣本數據組成。研究根據采樣點信息在空間尺度上關聯了土地利用、水庫特征和物理化學參數等關鍵數據。整合路徑中抗生素數據和關聯數據的統計分析，量化了水庫抗生素分布格局、形成機制和風險效應。

　　在分布格局方面，在歐亞人口聚集區的水庫中檢出的抗生素種類相對其他區域更為豐富，以磺胺類、喹諾酮類、四環素類、大環內酯類和β-內酰胺類為主。在中東地區的水庫水體中檢出的抗生素總濃度最高、四環素類最為豐富，而北美發達地區的水庫水體中檢出的抗生素種類少且污染程度低。水文、生境形態和人為活動等因素共同影響水庫抗生素地理分布格局，且這些因素通過線性或非線性交互作用增強了對抗生素分布差異的解釋力。抗生素的累積風險評估表明，亞熱帶和溫帶地區作為人口聚集地，水庫更易遭受抗生素威脅。盡管現有數據分析表明，水庫抗生素對人類健康的風險可以忽略不計，但綜合風險不容小覷，有待更多數據進一步加以驗證。

　　數據整合路徑從跨洲尺度證實了水庫受抗生素污染的廣泛性及相應的形成機制與風險。然而，考慮到全球近6萬座水庫的數量和地理分布及水庫具有多重生態系統服務，研究工作仍有必要針對性地擴大監測范圍以強化觀測研究樣本的代表性和科學結論的可靠性，特別是在大洋洲、南美洲和非洲且位于人口稠密區的小型水庫。由于無法獲取可對比分析的生物樣本數據，當前研究側重于水庫水體和沉積物的樣本數據整合，缺乏有關水庫抗生素通過食物鏈的生物放大或暴露影響的信息。因此，有必要立足于健康一體化視角，綜合考慮“人群-生物-水庫”系統中抗生素的生態和健康風險，進而整合跨學科多源異構數據，以促進對抗生素分布、驅動和風險的系統理解，從而為城市供水設施中的抗生素污染防控提供相應的對策和建議。