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抗生素耐药基因作为一种新型环境污染物,对全球范围内的人类健康造成了潜在威胁,尤其是抗生素过度使用或滥用产生的多重耐药致病菌对临床治疗造成了严峻挑战。大气环境作为一种流动的耐药基因库,携带耐药基因的耐药菌能够产生休眠体长时间存活,在大气介质中长时间跨区域传播,但是,PM2.5作为空气污染物重要的构成部分在耐药基因传播过程中承担的作用尚不明确。本文考察了河北省邯郸市大气环境中PM2.5负载的耐药菌和抗生素耐药基因的来源、传播和归趋,阐述了气载抗生素耐药基因跨区域迁移的传输特征和扩散机理。首先,量化了一次降雨事件所采集的PM2.5中携带的抗生素耐药基因丰度,通过建立微宇宙水平转移体系,考察以雨水为载体的耐药基因向土壤的传播扩散。研究发现,降雨时收集的PM2.5样品中抗生素耐药基因和可移动遗传元件含量高于降雨前后(最高达到32倍),并且整个降雨事件过程中气载抗生素耐药基因的丰度变化与风速和风向改变频率呈正相关;另外,对雨水处理后的土壤研究表明,含抗生素耐药基因的雨水处理后的土壤内抗生素耐药基因和可移动遗传元件的检出丰度随着时间的推移而增加,且含有重金属的邯钢土壤增加更显著。同时,实验20天后雨水处理组相比较无菌水处理组的土壤土著群落的抗生素耐药性更强,证实了抗生素耐药基因和可移动遗传元件从雨水向土壤发生了水平转移。这一研究过程提供了人类活动极少的偏远地区抗生素耐药基因的一种来源途径此外,考察了邯郸本地一年四个季节大气中抗生素耐药基因的丰度,并结合HYSPLIT软件模拟四个季节的气团后向轨迹,利用潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹分析法对结果进行统计分析。基于ARGs与PM2.5浓度正相关性,进一步提出潜在污染源ARGs release和气载ARGs deliver计量方式。结果显示:检测到的ARGs亚型中90%丰度冬季最高(25.2-818.9 copies/m3),夏季最低(7.1-507.3 copies/m3),且与PM2.5浓度呈正相关。结合气团后向轨迹发现研究区域的气团来源差异是导致采样点空气污染物组成不稳定的主要因素。冬季气流主要来自华北地区,高浓度的PM2.5排放提供了微生物生长所需的营养物质,以及气团轨迹覆盖区域残留的抗生素与空气中的重金属协同作用对抗生素耐药基因的水平转移产生选择压力导致了冬季抗生素耐药基因的高水平检出。而在夏季,洁净的海洋气团在采样点的大气层中占据主要优势,海面天气变化较快,污染物扩散好,抗生素耐药基因潜在污染源对采样点贡献值低,抗生素耐药基因整体丰度在夏季维持一个较低水平。本论文阐明了降雨介导大气环境中耐药菌和抗生素耐药基因入侵土壤环境后土著微生物群落抗生素耐药基因丰度和耐药性变化,并对大气环境抗生素耐药基因进行溯源解析,研究结果对于全面认识大气环境中抗生素耐药基因的长距离跨区域传播和归趋具有重要科学意义,有助于为大气环境抗生素耐药基因污染的防治提供理论依据。