[发明专利]一种湖库表层沉积物抗生素抗性基因丰度与分布特征的估算方法

说明书

一种湖库表层沉积物抗生素抗性基因丰度与分布特征的估算方法，包括步骤1：获取各入湖/库支流氮磷污染物年输入总量；步骤2：构建各类ARGs丰度与氮磷排放之间的线性回归方程；步骤3：基于步骤1中获取的各入湖/库支流氮磷污染物年输入总量，利用反距离加权插值分析IDW计算湖库各地理位置待估算氮磷污染物年输入总量，代入步骤2构建的各类ARGs丰度与氮磷排放之间的线性回归方程以估算湖库对应地理位置各类ARGs丰度，分析湖库ARGs分布特征。本发明可简单、准确、快速的估算湖库表层沉积物中ARGs的污染浓度与分布特征，为湖库ARGs的污染控制与治理提供科学指导。

技术领域

本发明涉及河湖生态环境评价领域，尤其一种湖库表层沉积物抗生素抗性基因丰度与分布特征的估算方法。

背景技术

抗生素通过污水和医疗废弃物最终在水环境中循环，导致水生态环境中细菌的选择性压力增大，并诱导形成抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)，转移到人类和动物病原体，成为了较为关注的新污染物。由于水流相对较慢，水交换周期较长，湖泊与水库往往是抗生素污染较为富集的地方，同时也是ARGs富集的地方，而湖泊、水库往往是我国最重要的饮用水资源。为克服这些问题，亟需调查掌握湖库ARGs污染现状，开发适宜的ARGs丰度预估方法，制定科学的防控策略。

湖库的富营养化为抗生素耐药菌生长繁殖以及ARGs富集提供了丰富的营养基础。研究表明淡水环境中ARGs与水体、沉积物氮磷营养盐富集等均具有显著的相关性。就湖库而言，其水体和沉积物中富集的营养盐大都来源于湖库周边点源与非点源污染排放，而水体和沉积物中的ARGs则部分直接来源于湖库流域环境，随周边点源与非点源污染汇入湖库。因此，理论上湖库水环境中ARGs丰度与分布特征与流域内的污染排放具有较好的相关性，可通过二者的回归模型构建，预测湖库水环境中ARGs丰度与分布特征。

目前，关于淡水环境中ARGs的估算方法尚未有报道。鉴于上述理论分析，如何构建二者的回归方程，预测湖库水环境中ARGs丰度与分布特征成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提出的是一种湖库表层沉积物抗生素抗性基因丰度与分布特征的估算方法，目的在于填补当前淡水环境中抗生素抗性基因丰度与分布特征预算评估方法的空白，为淡水环境ARGs的预测和治理提供技术支持。

本发明采用的技术方案是，一种湖库表层沉积物抗生素抗性基因丰度与分布特征的估算方法，包括以下步骤：

步骤1：获取各入湖/库支流氮磷污染物年输入总量；

步骤2：调查实测下一年湖库表层0～10cm沉积物中各类ARGs 丰度，并利用地理加权回归模型分析ARGs丰度与周边氮磷污染物年输入总量的相关性，构建各类ARGs丰度与氮磷排放之间的线性回归方程；

步骤3：基于步骤1中获取的各入湖/库支流氮磷污染物年输入总量，利用反距离加权插值分析IDW计算湖库各地理位置待估算氮磷污染物年输入总量，代入步骤2构建的各类ARGs丰度与氮磷排放之间的线性回归方程以估算湖库对应地理位置各类ARGs丰度，分析湖库ARGs分布特征。

进一步的，所述步骤1获取各入湖/库支流氮磷等污染物年输入总量，包括：根据研究湖库流域内社会经济生产活动状况采用污染物年输入总量估算模型估算获取，或者利用入湖/库支流水质、水文监测数据计算获取。

进一步的，所述污染物年输入总量估算模型应用输出系数法从产生、流失到入河，分三个阶段分别估算畜禽、农村城镇生活和水产养殖污染的总氮(TN)、总磷(TP)污染物指标负荷量，耦合SWAT 水文模型，模拟分析入湖/库支流氮磷污染物年输入总量。

进一步的，所述污染物年输入总量估算模型中耦合SWAT水文模型时运用SWAT模型的农田管理组件，引入湖库流域内的农业种植模式，包括农业管理措施，用于确定农田生产时间、施肥时间与施肥量，结合流域降雨时间与降雨量，估算农田土壤污染物入河量，所述农业管理措施包括种植、耕作、灌溉、施肥。