疫情引发医疗设施和药品使用量大幅增加，加剧了废水生化处理系统的污染。由于稀土元素在医疗应用中的广泛使用，环境稀土元素(REE)的污染有所增加。

钆(Gd)通常用于造影剂，并以对生物体有毒的单体形式释放。研究表明废水处理厂(WWTP)的进水和出水中都存在Gd。此外，在污水处理厂中还检测到了不同类型的抗生素，部分抗生素浓度达到mg/L水平。

污水处理厂中抗生素的积累对微生物有害，并对污水处理厂的性能产生负面影响。因此，废水中稀土元素和抗生素的综合污染不容忽视，特别是在COVID-19大流行的背景下。值得注意的是，由于细菌感染的风险增加，医疗机构需要更多的磺胺甲恶唑(SMX)来治疗大流行中的感染患者。

磁共振成像(MRI)可以实现肺部结构的可视化，并评估与COVID-19相关的肺部损伤、炎症以及血栓形成和心肌炎等并发症。Gd是MRI造影剂的关键成分，MRI检测需求的增加导致Gd的使用量增加。因此，Gd和SMX在这次大流行期间得到了广泛的使用。然而，废水中共存的Gd和SMX对污水处理厂细菌耐药性的影响仍不清楚。

医疗、农业、畜牧业、水产养殖业长期使用抗生素最终导致抗生素抗性基因(ARG)的传播。

ARGs对人类健康和环境安全构成严重威胁。因此，许多研究人员研究了废水处理系统中抗生素对ARGs的影响。研究表明，抗生素浓度降低55%–81%会导致活性污泥系统中ARG的相对丰度降低13个数量级。

此外，科学家们还指出，重金属会驱动ARG和重金属抗性基因(MRG)的共同选择。研究报告称，在重金属污染的环境中，ARGs和MRGs的相对丰度增加，高浓度的金属可能促进多金属和多抗生素耐药性。

此外，研究还研究了抗生素和重金属联合污染下ARGs和MRGs的共同选择。然而，只有少数报道研究了Gd对ARGs和MRGs的影响，并且Gd和抗生素联合暴露下耐药基因的继承和传播特征仍不清楚。

定量聚合酶链式反应(qPCR)和16SrRNA基因高通量测序可以量化一些已知的ARG和MRG，但ARG的迁移率以及与宿主细菌的相关性尚未阐明。

此外，16SrRNA测序受到微生物分离和培养的限制，无法检测或描述复杂微生物群落的多样性和功能。宏基因组作为一种更先进的测序技术，可以对未培养的微生物基因进行评估，极大地拓展了微生物资源的应用范围。此外，宏基因组测序还可以用于基因和功能的深入研究。

研究人员利用宏基因组学来探索水生环境中的ARG、MRG和宿主细菌，证明了水中细菌的广谱多样性以及相关的抗性基因。一些研究人员利用宏基因组学来探索污水处理厂抗生素耐药性的选择过程。然而，很少有研究关注核心基因组以及污水处理厂中ARG和MRG之间的相互作用。

此外，之前的报告揭示了水产养殖环境中抗生素和重金属对ARGs和MRGs的影响，并讨论了ARGs、MRGs和细菌之间的相互作用。

然而，这些研究大多忽略了ARG、MRG和移动遗传元件(MGE)之间的相互作用，它们在抗性基因的增殖和传播中发挥着重要作用。崔康平教授团队的工作填补了这一空白。

在一项新的研究中，研究小组通过应用宏基因组学来分析活性污泥系统中ARGs、MRGs、MGEs和属的变化机制，研究了废水污染中Gd和SMX的共存。该研究的详细信息已发表在《环境科学与工程前沿》上。

该研究对活性污泥中ARGs和MRGs的变化和相互作用的机制有了深入、新的认识，为污水处理厂中ARGs和MRGs的去除提供技术支撑。为了帮助实现总体目标，rfesearch团队制定了以下具体目标：

探索ARGs、MRGs和MGEs特征的动态变化，并鉴定核心基因组

评估Gd和SMX对ARG、MRG、MGE和丰富属的联合作用

揭示ARG、MRG和MGE之间的相互作用和变化

通过活性污泥系统中的宏基因组测序研究了SMX和Gd(III)对ARG和MRG的影响。研究结果表明，单独使用单一SMX以及SMX和Gd(III)共存会导致ARG丰度增加，而大多数MRG丰度下降。

此外，SMX和Gd(III)的共存显着促进了ARG和MRG的HGT。单独使用Gd(III)会导致ARG和MRG减少，而HgMRG丰度则增加。与核心MRG相比，核心ARG在单独存在Gd或SMX的情况下会产生更大的负面影响。

链霉菌、假单胞菌和Thauera在SMX暴露下含量丰富，可能是ARG和MRG的潜在宿主。细菌群落对单一Gd(III)胁迫敏感。此外，本研究还讨论了ARGs、MRGs、MGEs和细菌群落之间的相关性，表明内部ARGs和MGEs之间存在正相关关系，而MRGs中则存在正相关和负相关关系。此外，大多数ARG和MRG与MGE密切相关。

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