要小心洪水!研究证实飓风哈维后粪便细菌污染地表水

美国莱斯大学的科学家在休斯顿公布了哈维飓风造成大规模洪水后的首次水质采样结果。他们发现大肠杆菌广泛污染,很可能是被淹没的污水处理厂溢出的结果。微生物调查显示,在风暴过后数周内,大肠杆菌(一种粪便指示生物)仍被困在积水中,同时还有大量表明抗生素耐药性的关键基因。这项由赖斯环境工程师劳伦施塔特勒领导的研究发表在美国化学学会期刊《环境科学与技术快报》上。美国国家科学基金会(National Science Foundation)的两项快速资助帮助该团队收集和分析样本。赖斯大学的环境工程师施泰德(Stadler)、李奇林(Qilin Li)和佩德罗·阿尔瓦雷斯(Pedro Alvarez)和他们的学生甚至在哈维落山之前就已经在第一线,在公共场所、住宅内外,从洪水泛滥的布雷埃河(Brays)和布法罗河口(Buffalo bayous)附近抽取样本,比较他们的微生物含量。

博科园-科学科普:死水样本取自被关闭超过一周的房屋,其他样本取自被洪水淹没的房屋。每个地点的早期样本都携带了高水平的大肠杆菌。但最引人注目的是,即使在洪水发生几周后,采样的水以及后来的沉积物中也显示了大量的两种指示基因sul1和intI1,这两种基因标志着耐抗生素细菌的存在。特别是封闭住宅内的洪水样本显示,sul1的浓度是bayou样本的250倍,intI1是60倍。土木和环境工程助理教授Stadler说:Sul1是一种对磺胺类抗生素有耐药性的基因,IntI1不是一个耐抗生素的基因,而是一个整合酶基因,它编码了一个基因捕获和传播系统,并可能导致耐抗生素基因在细菌中传播。许多耐抗生素基因都与可在细菌中共享的质粒等可移动的遗传元素有关。

  • 2017年飓风哈维过后,莱斯大学的学生们从休斯顿一所被洪水淹没的房子中采集水样,水稻研究人员发表了第一份报告,量化了洪水和风暴沉积物中的污染程度。图片:Jeff Fitlow/Rice University

?研究目标是intI1,因为整合子经常存在于可移动的基因元素中,表明了一个基因的遗传流动性。它们也经常与抗生素耐药性联系在一起,这些基因的丰富让我们对细菌间水平基因转移的潜力有了一种认识。这很重要,因为虽然我们一直在环境细菌中看到这些基因,但研究人员很担心病原菌从环境细菌中获得耐药基因,这是一个问题的时候——当有一个耐抗生素的病原体的时候。如果你接触到其中一种,你就会看到很难治疗的感染。这项研究立即得出的结论是,人们应该格外小心,避免与停滞的洪水直接接触,尤其是在那些有病原体生长利基的洪水泛滥的家庭。穿上防护服,如果你的免疫系统有问题或有开放性伤口,就不要进去。Stadler的研究小组利用Harvey的经验,推进了水平基因转移测量工具的开发。

去年8月,哈维飓风是一场史无前例的暴雨,给德克萨斯州带来了连续五天的洪水和风暴。现在UTSA助理教授Vikram Kapoor在土木和环境工程方面的研究证实,风暴导致大量的粪便污染被引入到流入墨西哥湾的水道中,并损害了地表水的质量。卡普尔的研究评估了哈维飓风过后德克萨斯州东南部和南部水域的微生物污染物,研究得到了国家科学基金会的快速反应研究基金的支持。哈维飓风过后,在瓜达卢佩河进行的研究证实,哈维飓风洪水期间大量的污水溢出和雨水径流将大量的粪便细菌引入了环境水域。从洪水和污水处理厂报告泄漏后超过二百万磅的污染物被释放到环境中,污水溢出的研究报告提出了一个人类和环境健康风险通过水传播疾病暴发、休闲和饮用水质量的恶化和水生生态系统的退化。

图片:CC0 Public Domain

该报告进一步证实了飓风和大型风暴如何在环境水体中运输污染物方面发挥重要作用。卡普尔之所以选择瓜达卢佩河,是因为它是几个城市的重要饮用水源,而且部分用于娱乐活动。这条河从德克萨斯州的科尔县流入墨西哥湾的圣安东尼奥湾。哈维飓风带来的过量降雨导致了德克萨斯州维多利亚州瓜达卢佩河的洪水泛滥,河水涨到32英尺高,比水位高出10英尺左右。值得注意的是,卡普尔和他的学生从瓜达卢佩河被洪水淹没地区采集的所有初始水样中,大肠杆菌和肠球菌浓度都超过了接触性娱乐水域的监管水平。UTSA的研究表明,未来的研究需要探索受污水、污水处理和人类排泄物影响的娱乐水域中人类健康和人类相关粪便标记水平之间的关系。

这项初步研究的结果将作为后续研究的基线资料,以监测得克萨斯州居民现有和正在出现的公共卫生风险以及对受影响地区水资源可能产生的长期环境影响。2018年春假期间,官方发布了有关德克萨斯州部分海滩排泄物的警报。尽管卡普尔说,现在判断这些海滩是否受到哈维飓风的影响还为时过早,但他指出,他和他的学生们观察到,即使在哈维之后的两到三个月,洪水泛滥地区的粪便细菌含量仍在上升。这位UTSA环境工程教授希望,他对哈维飓风洪水的短期和长期影响的研究将有助于开发出一个预测框架,以评估严重洪水后的废水污染。正在UTSA进行微生物污染物的动员和在受影响地区持续时间的研究,这一研究结果将改善科学家们如何评估由洪水造成的污染物对人类健康的影响。


博科园-科学科普|参考期刊文献 :《环境科学与技术快报》|研究/来自:莱斯大学,德克萨斯大学圣安东尼奥分校,DOI: 10.1021/acs.estlett.8b00329,DOI: 10.1021/acs.estlett.8b00237

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