【科普】微塑料垃圾又有新危害？或成为耐药性细菌的繁殖“圣地”

在日常生活中，废弃的微塑料垃圾被冲入下水道，接着进入污水处理厂。然后细菌附着在这些微塑料表面上，形成了一团可吸引更多细菌的泥状沉积物。一项最新研究发现，这种带菌泥状沉积物可能会导致细菌对抗菌药物产生耐药性。

微塑料与环境健康

塑料是目前世界上重要材料之一，在人类日常生活中普遍存在。当前，人们非常关注微塑料是否会对人类和环境健康构成重大威胁。虽然目前还没有足够的证据证明微塑料会对人类和环境健康产生负面影响，但是研究人员意识到，微塑料的潜在危害非常大，因此迫切需要进一步研究微塑料与环境健康的关系。

（图片来源：NJIT）

细菌耐药性

目前，关于微塑料破坏生态系统或人类健康的研究有很多，但关于微塑料与细菌耐药性之间相关性的研究却很少。Zulqarnain Baloch教授及其同事发表的一篇文章指出，在20世纪30年代到60年代之间，抗生素的开发和使用呈爆炸式增长。自那时以来，抗生素挽救了无数生命，且对现代医疗保健至关重要。然而，病原体已经逐渐适应了一些常见的抗生素，并产生了耐药性，这使抗生素的效力降低或根本无效。尽管出现一定程度上的细菌耐药性是不可避免的，但许多人为因素正在加剧耐药性的发生。Zulqarnain Baloch教授及其同事认为，这些因素包括“人口过剩、全球移民增加、诊所和动物生产中抗生素的使用增加、选择压力、卫生条件差、野生动物传播和落后的污水处理系统”。

在新研究中，研究人员认为，在废水处理厂中，微塑料可能在促使细菌产生耐药性方面发挥关键作用。新泽西理工学院（NJIT）的李梦妍博士说：“最近的一些研究主要集中在每年数百万吨微塑料废物对淡水和海洋环境产生的负面影响。但在城镇和城市的废水处理过程中，微塑料的危害在很大程度上还是未知的。”这些废水处理厂可能是各种化学物质、耐抗生素细菌和病原体汇聚的目的地。有研究表明，如果无水处理工艺过程，微塑料可以作为它们的载体，对水生生物群和人类健康构成巨大威胁。NJIT的Dung Ngoc Pham博士认为，“大多数废水处理厂没有为去除微塑料而设计工艺过程，所以微塑料会不断被释放到外界环境中。我们的目标是调查污水处理厂中微塑料是否正在从活性泥状沉淀物中富集对抗生素产生耐药性的细菌。如果存在这种现象，我们需要了解更多有关微生物的群落。”

两种常见微塑料的分析

为了确定微塑料在多大程度上增强了耐药性细菌的抗药性，研究人员从新泽西州的三个生活污水处理厂的污泥中抽取了样品。在实验室中，研究小组将聚乙烯和聚苯乙烯（两种常见的微塑料）倒入污泥样品中，细菌可以附着在这些样本上并形成生物膜。他们使用定量聚合酶链反应和下一代测序技术分析了样品。这有助于他们观察细菌在微塑料上的生长过程以及细菌的基因构成随时间变化的情况。

附着在聚乙烯微塑料上的生物膜

（图片来源：NJIT）

3个抗性基因的增加

研究人员发现，与细菌耐药性相关的三个基因（sul1、sul2和intI1）的研究结果各不相同，结果不仅取决于他们使用的是哪种微塑料，还取决于样品来自哪个废水处理厂。在所有样品中，聚乙烯生物膜上的三个抗性基因的数量显着增加，而聚苯乙烯生物膜上抗性基因变化不明显。随后，研究人员在泥状沉淀物中添加了抗生素磺胺甲恶唑，这使细菌耐药性基因的数量增加了4.5倍。根据Dung Ngoc Pham博士的说法，“曾经我们认为必须存在抗生素才能增加这些抗生素的抗性基因，但微塑料似乎能够自然地促进细菌中耐药性的基因出现。”

除此之外，他们还发现八种高度富集在微塑料生物膜上的细菌，包括与人类呼吸道感染有关的Raoultella ornithinolytica和Stenotrophomonas maltophilia。Novosphingobium pokkalii细菌是最常见的菌株，研究人员认为它在形成微生物膜方面起着关键作用。

此外，intI1基因在细菌间交换抗性基因起到促进作用。李梦妍博士说：“对人类而言微塑料可能十分微小，但它们却为微生物提供了巨大的表面积。当这些微塑料进入废水处理厂并与污泥混合时，细菌可能会附着在其表面并分泌胶状物质。随着其他细菌附着到微塑料表面并生长，它们甚至可以相互交换DNA。这就是抗生素抗性基因在环境中传播的方式。”因此，避免细菌逃脱污水处理厂的处理至关重要。李梦妍博士还说，“一些州已经考虑在消费品中限用塑料的新法规。最后，这项研究呼吁我们对废水处理系统中的微塑料生物过滤膜进行进一步的研究，并开发出在水生环境中去除微塑料的有效手段。”