抗生素作为一类典型的新污染物在国内外广受关注，其对生态环境和人类健康的潜在威胁引起了人们的极大关注。2022年国务院办公厅印发《新污染物治理行动方案》明确指出新污染物应遵循全生命周期环境风险管理理念，统筹推进新污染物环境风险管理。抗生素污染已成为湖泊水环境健康面临的重要挑战，中低纬度湖泊相继开展了抗生素污染的相关研究。然而，寒区湖泊冰封和低温对水体中抗生素空间分布的影响机制及其生态风险尚不清楚（图1）。因此，探究全季节寒区湖泊水体抗生素分布特征及其潜在生态风险评估具有重要意义。 东北地理所水文与水资源研究团队针对查干湖这一典型寒区湖泊，从全季节尺度综合探讨了抗生素的污染特征及时空分布，探究其与抗性基因 (ARGs) 的相关关系，并结合生态风险筛选分级式优先管控抗生素名单。管控名单对于促进当前新污染物环境健康风险研究和寒区湖泊污染管控具有重要的学术和现实意义。
图1. 全季节寒区湖泊抗生素赋存的影响因素示意图
研究结果表明：
（1）查干湖水体七类常用抗生素浓度检出顺序为 (β内酰胺类>四环素类>磺胺类>氯霉素类>喹诺酮类>大环内酯类>糖肽类)，其中阿莫西林 (AMX) 和土霉素 (OXY) 为主要污染物，并且其在湖泊和周边汇水区污染特征相似（图2、3）。
图3. 12种抗生素在湖泊和周边汇水区离散性分布
（2）冰封浓缩过程和弱光照以及低温环境的综合作用促使查干湖冬季水体抗生素呈现出高污染水平(图4)，灌区退水则是促进非冰封期抗生素季节分布的主要因素 。
图4. 抗生素浓度的季节性分布
（3）大环内酯类、四环素类以及万古霉素类抗性基因的相对丰度较高，主要受其对应抗生素的半衰期和亲脂性的影响。因此，抗生素的理化性质是其污染管控中不可忽视的关键要素 (图5)。
图5. Log P和K的相关关系 (Log P表示特定抗生素的辛醇-水分配系数的对数;K为抗生素与相应ARGs线性函数关系的斜率值)
（4）利用风险商法评估了查干湖水体抗生素全季节污染的生态风险，基于ARGs的相对丰度和生态风险，运用权重法构建查干湖抗生素优先管控系数 (HCPL)，确定四个管理层级，即关键优先级为β-内酰胺类 (AMX) 和大环内酯类 (ERY, TYL) 抗生素，高优先级为四环素类抗生素 (TET, OXY) 和万古霉素，中优先级为磺胺类 (SDZ)，低优先级为喹诺酮类药物 (CIP、NOR、ENR) 和氯霉素类药物 (CAP)（图6）。
图6. 查干湖抗生素优先管控名单确定
综上所述，建议加强查干湖及其汇水区冰封期及融化期β-内酰胺类和大环内酯类抗生素的优先管控，为查干湖水环境风险管控提供科学支撑。
该研究成果发表在水环境领域国际权威期刊《Water Research》。本研究由东北地理所博士研究生鞠含俞（第一作者）、章光新研究员（通讯作者）和新加坡国立大学张敬杰教授（共同通讯作者）等共同完成。该研究得到了国家自然科学基金面上项目 (42077356，41877160)、中国科学院战略性先导科技专项 (XDA28020500) 和吉林省重点研发计划项目 (20200403002SF) 的共同资助。
论文信息：Hanyu Ju, Ling Liu, Xuemei Liu, Yao Wu, Lei Li, Karina Yew-Hoong Gin, Guangxin Zhang*, Jingjie Zhang*. (2022). A comprehensive study of the source, occurrence, and spatio-seasonal dynamics of 12 target antibiotics and their potential risks in a cold semi-arid catchment. 229, 119433.
链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119433
