 点击上方蓝字 关注我们   第一作者：李景龙通讯作者：李景龙, Dr. Jake O’Brien通讯单位：昆士兰大学Queensland Alliance forEnvironmental Health Sciences (QAEHS)  封面图  成果简介 近日，澳大利亚昆士兰大学环境健康科学联盟（QueenslandAlliance for Environmental Health Sciences）在《NatureWater》杂志上发表了一篇题为“澳大利亚污水中抗菌剂分布的全国性调查及其社会经济相关性”的研究论文。该研究利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，调查了澳大利亚全国50个污水处理厂入水口中抗菌剂及其代谢产物的分布及其人均质量负荷，并深入分析了这些抗菌剂的分布与当地人群社会经济状况之间的相关性。研究还探讨了不同人群的抗菌剂消费行为，为澳大利亚抗菌剂的管理提供了重要的补充信息和新的思路。 引言 抗菌剂的发现和应用在现代医学、农业和水产养殖中发挥了关键作用，但由此引发的抗菌素耐药性（AMR）已成为全球公共健康的重大威胁。2019年，AMR导致了全球500万例死亡，预计到2050年这一数字将增至1000万例。抗菌剂消费是AMR的重要推动因素，因此监测其使用情况对加强抗菌剂管理至关重要。研究显示，澳大利亚作为发达国家，其人均抗菌剂使用量在过去几年中显著增加，并且在经济合作与发展组织（OECD）国家中名列前茅。虽然澳大利亚已经实施了严格的抗菌剂管理政策，但社区中不当的抗菌剂使用仍然普遍，且现有监测体系（如药物福利计划PBS和退伍军人药物福利计划RPBS）无法全面捕捉所有抗菌剂的消费情况。同时，畜牧业中使用的抗菌剂残留在食品中，导致人们通过饮食摄入兽用抗菌剂。 污水分析作为一种近实时监测药物和环境污染物的方法，能够弥补现有监测的不足。然而，目前针对澳大利亚抗菌剂的污水分析研究较为零散且数据较为陈旧。本研究旨在利用污水分析，调查澳大利亚全国范围内抗菌剂的使用情况及其空间分布趋势，并结合2021年人口普查数据，探讨人口社会经济因素对抗菌剂使用的潜在影响。研究通过对50个污水处理厂的样本进行液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析，检测了102种常用抗菌剂及其代谢产物，进而揭示抗菌剂使用的社会、人口和经济驱动因素。 图文导读 本研究共检测到41种抗菌剂及15种转化产物（TPs），涵盖β-内酰胺类、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类、四环素类、唑类、林可酰胺类和氨基糖苷类等抗菌药物。每个样本中最少检测到17种分析物，最多可检测到39种，其中有22种分析物在80%以上的样本中被发现。所有56个检测到的分析物中，除氨基糖苷类外，均实现了定量，浓度范围为低于检测限到20 μg/L不等，其中阿莫西林酸的中位浓度最高，为6.2 μg/L。 研究发现，许多β-内酰胺类抗菌剂（如阿莫西林、头孢氨苄）及喹诺酮类抗菌剂（如环丙沙星）的浓度超过其无效应浓度（PNECs），对抗菌素耐药性（AMR）构成潜在风险。此外，磺胺吡啶（磺胺类代谢产物）在废水中的高浓度表明其对AMR控制策略的重要性。研究首次监测了澳大利亚污水中的抗菌剂转化产物（TPs），共检测到15种TPs，其中阿莫西林酸和青霉素V酸的浓度显著高于其母体化合物，提示抗菌剂在水环境中的不稳定性。某些TPs如乙酰化磺胺甲恶唑和羟基甲硝唑因其在环境中的再转化特性，可能对AMR产生更大影响，需引起重视。 此外，研究还检测到6种兽用抗菌剂，推测其来源于食品中残留的兽药。然而，这些兽药的浓度均低于其PNECs，表明目前市政污水中的兽用抗菌剂水平对环境是安全的。整体而言，该研究为全面的抗菌剂环境管理提供了数据支持。  图1 : 澳大利亚污水中抗菌剂种类及其浓度 (PNEC: PredictedNo-Effect Concentration) 通过计算人口标准化质量负荷（PNML），发现抗菌剂的中位PNML范围为0.92至1500 mg/天/1000人。其中，阿莫西林酸的中位PNML最高，为1500 mg/天/1000人，其次是头孢氨苄（600 mg/天/1000人）。这些结果与2021年澳大利亚的处方数据一致，表明阿莫西林和头孢氨苄是最常用的抗菌剂。喹诺酮类中，环丙沙星的中位PNML最高（170 mg/天/1000人）；磺胺类中，磺胺甲恶唑和磺胺吡啶的中位PNML分别为150 mg和350mg/天/1000人。大环内酯类和林可酰胺类的PNML普遍较低，但其高脂溶性可能导致在污水中的低估。研究还发现两种最后手段抗生素，利奈唑胺和万古霉素，分别具有1.4和20 mg/天/1000人的中位PNML。 在空间分布方面，小型社区（尤其是人口少于3万的地区）中大多数抗菌剂的PNML波动较大，偏远地区的PNML高于大城市。这与澳大利亚北领地AMR流行率的研究结果一致，表明地理位置偏远可能加剧AMR的流行。此外，医院床位数较多的地区也显示出较高的抗菌剂PNML，暗示医院或住院患者对整体抗菌剂消费的贡献。  图2 : 澳大利亚抗菌剂用量的空间分布 通过斯皮尔曼秩相关分析，探讨了澳大利亚33种抗菌剂及其转化产物的人口标准化质量负荷（PNML）与多种社会经济状态（SES）因素之间的关联，包括年龄、收入、教育、职业、住房、种族、健康状况和交通方式。结果表明，某些抗菌剂（如喹诺酮类、米诺环素、氟康唑、甲硝唑等）与多个SES指标显著相关，尤其是莫西沙星和氧氟沙星与30多个SES指标存在强相关。 在收入和教育方面，高收入社区的抗菌剂使用量较高，与一些欧洲国家的情况相反，这可能是由于澳大利亚公众对AMR和抗菌剂的认知不足，以及高收入和高学历人群更容易获得医疗服务。在职业方面，管理和专业人士的抗菌剂使用量较高，而司机、劳工和销售人员则较低。住房密度高的地区（如过度拥挤、集体居住）抗菌剂使用量较高，拥有更多车辆的家庭则使用较少。 种族方面，拥有南欧、北非、中东、东亚、东南亚等血统的居民与抗菌剂使用呈正相关，而澳大利亚本土居民则呈负相关。此外，健康状况也影响抗菌剂的使用，患有长期健康问题的人群使用抗菌剂较少，而没有长期健康问题的人则使用较多。交通方面，乘坐公共交通和摩托车通勤的人群抗菌剂使用较多，而使用私人车辆通勤的人则较少。 整体而言，SES较高的社区更倾向于使用抗菌剂，这可能是由于他们更容易获得医疗服务，并且对治疗需求更为主动。然而，这种趋势也可能导致抗菌剂的过度使用，增加抗菌素耐药性（AMR）的风险。为了实现抗菌剂的合理使用，政府和政策制定者应制定更严格的监管措施，尤其针对高收入人群。同时，还需改善低SES群体的医疗可及性，确保他们在需要时能够获得及时、适当的抗菌治疗，从而减少医疗资源的不平等并降低AMR风险。  图3 : 抗菌剂的使用量与澳大利亚人群的社会经济相关性 ‘’ 小结 本研究首次在澳大利亚范围内对市政污水中的抗菌剂及其代谢产物进行了全面调查，覆盖了全国近一半的人口，并包含了人用和兽用抗菌剂的主要类别。研究不仅提供了不同社区抗菌剂使用的空间分布，还涵盖了偏远地区的抗菌剂使用情况，为加强澳大利亚的抗菌剂管理提供了重要补充。此外，研究通过与澳大利亚人口普查数据的关联，揭示了不同社会经济水平对抗菌剂消费行为的差异，这将有助于公共卫生官员更有效地减少不必要的抗菌剂处方。 ‘’ 作者简介 第一作者:李景龙,男,博士研究生,现就读于昆士兰大学 文章链接: : https://www.nature.com/articles/s44221-024-00349-9 投稿：昆士兰大学QAEHS研究中心。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域最大的学术公号，拥有20W+活跃读者。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的“在看”，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。  往期推荐 年度热点文章Top10（2023年）哈工大任南琪院士团队谢国俊课题组、重庆大学陈一课题组合作ES&T封面：亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化细菌的生态位分化机制见证一个新领域的崛起——密苏里大学肖峰团队/北京师范大学李阳团队一篇承上启下的ES&T ES&T社论：ES&T对材料类稿件的基本期望以及此类稿件应该如何体现其环境相关性 哈尔滨工业大学马军院士团队孙志强副教授ES&T、WR等：非自由基高级氧化净水技术系列研究成果 同济大学关小红团队ES&T封面：电化学氧化生成的Fe(IV)/Fe(V)可在近中性条件下选择性去除水中的有机污染物 同济大学关小红团队ES&T：一种可以轻松区分SO4•-与HO•并实时量化高级氧化技术中的SO4•-的新方法 哈工大任南琪院士团队贺诗欣课题组Nature Water：集太阳能脱盐、发电和作物灌溉功能于一体的综合系统 哈工大（深圳）任南琪院士团队路璐、深圳先进院高翔Nat. Sustain. ：工业废水中多污染物协同原位生物转化合成高值化学品 中科院生态环境研究中心曲久辉院士团队Science Advances：揭示脱水合在离子选择性膜分离中的作用机制 可持续视野SH｜哈尔滨工业大学任南琪院士团队：海绵城市建设方案的评估与优化学术招聘美国范德堡大学环境工程研究生项目招生 （博士硕士）加州大学河滨分校化学与环境工程系门玉洁课题组招收博士生（或博士后）香港城市大学能源与环境学院Dr. Sam H. Y. HSU课题组招聘博士美国圣母大学环境分子与合成生物学实验室拟招收2名全奖博士生瑞典斯德哥尔摩大学和瑞士Eawag联合招聘全奖博士生(环境方向)北京大学环境科学与工程学院赵华章教授团队招聘博士学术资讯耶鲁大学Julie B. Zimmerman教授出任ES&T主编 贝勒大学Bryan W. Brooks教授出任ES&T Letters主编 韩国科学院院士Wonyong Choi将出任ACS ES&T Engineering创刊主编CEJ Advances创刊 | 潘丙才教授任主编，四位华人学者任副主编ACS对话 | ACS ES&T Engineering创刊副主编马军院士专访：Environmental Science & Ecotechnology 主编团队！    扫描二维码，快速入群~ |
