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Ecological impact of antibiotics on bioremediation performance of constructed wetlands: Microbial and plant dynamics, and potential antibiotic resistance genes hotspots
Journal of Hazardous Materials ( IF 13.6 ) Pub Date : 2021-10-13 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127495
Okugbe Ebiotubo Ohore 1 , Zhirui Qin 2 , Edmond Sanganyado 3 , Yuwen Wang 1 , Xiaoyang Jiao 4 , Wenhua Liu 5 , Zhen Wang 1
Affiliation  

Constructed wetlands (CWs) are nature-based solutions for treating domestic and livestock wastewater which may contain residual antibiotics concentration. Antibiotics may exert selection pressure on wetland’s microbes, thereby increasing the global antibiotics resistance problems. This review critically examined the chemodynamics of antibiotics and antibiotics resistance genes (ARGs) in CWs. Antibiotics affected the biogeochemical cycling function of microbial communities in CWs and directly disrupted the removal efficiency of total nitrogen, total phosphorus, and chemical oxygen demand by 22%, 9.3%, and 24%, respectively. Since changes in microbial function and structure are linked to the emergence and propagation of antibiotic resistance, antibiotics could adversely affect microbial diversity in CWs. The cyanobacteria community seemed to be particularly vulnerable, while Proteobacteria could resist and persist in antibiotics contaminated wetlands. Antibiotics triggered excitation responses in plants and increased the root activities and exudates. Microbes, plants, and substrates play crucial roles in antibiotic removal. High removal efficiency was exhibited for triclosan (100%) > enrofloxacin (99.8%) > metronidazole (99%) > tetracycline (98.8%) > chlortetracycline (98.4%) > levofloxacin (96.69%) > sulfamethoxazole (91.9%) by the CWs. This review showed that CWs exhibited high antibiotics removal capacity, but the absolute abundance of ARGs increased, suggesting CWs are potential hotspots for ARGs. Future research should focus on specific bacterial response and impact on microbial interactions.



中文翻译:

抗生素对人工湿地生物修复性能的生态影响:微生物和植物动力学,以及潜在的抗生素抗性基因热点

人工湿地 (CW) 是基于自然的解决方案,用于处理可能含有残留抗生素浓度的生活和牲畜废水。抗生素可能对湿地微生物施加选择压力,从而增加全球抗生素耐药性问题。这篇综述批判性地检查了 CWs 中抗生素和抗生素抗性基因 (ARGs) 的化学动力学。抗生素影响了CWs微生物群落的生物地球化学循环功能,直接破坏了总氮、总磷和化学需氧量的去除效率,分别降低了22%、9.3%和24%。由于微生物功能和结构的变化与抗生素耐药性的出现和传播有关,因此抗生素可能会对 CW 中的微生物多样性产生不利影响。蓝藻群落似乎特别脆弱,而变形菌可以抵抗并持续存在于抗生素污染的湿地中。抗生素引发植物的兴奋反应并增加根系活动和分泌物。微生物、植物和底物在抗生素去除中起着至关重要的作用。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。而变形菌可以抵抗并持续存在于抗生素污染的湿地中。抗生素引发植物的兴奋反应并增加根系活动和分泌物。微生物、植物和底物在抗生素去除中起着至关重要的作用。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。而变形菌可以抵抗并持续存在于抗生素污染的湿地中。抗生素引发植物的兴奋反应并增加根系活动和分泌物。微生物、植物和底物在抗生素去除中起着至关重要的作用。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。抗生素引发植物的兴奋反应并增加根系活动和分泌物。微生物、植物和底物在抗生素去除中起着至关重要的作用。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。抗生素引发植物的兴奋反应并增加根系活动和分泌物。微生物、植物和底物在抗生素去除中起着至关重要的作用。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。CWs对三氯生(100%)>恩诺沙星(99.8%)>甲硝唑(99%)>四环素(98.8%)>金霉素(98.4%)>左氧氟沙星(96.69%)>磺胺甲恶唑(91.9%)的去除效率很高. 该综述表明,CWs表现出较高的抗生素去除能力,但ARGs的绝对丰度增加,表明CWs是ARGs的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。表明 CW 是 ARG 的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。表明 CW 是 ARG 的潜在热点。未来的研究应侧重于特定的细菌反应和对微生物相互作用的影响。

更新日期:2021-10-19
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