在日常生活中，廢棄的微塑料垃圾被沖入下水道，接著進入污水處理廠。然后細菌附著在這些微塑料表面上，形成了一團可吸引更多細菌的泥狀沉積物。一項最新研究發現，這種帶菌泥狀沉積物可能會導致細菌對抗菌藥物產生耐藥性。
微塑料與環境健康
塑料是目前世界上重要材料之一，在人類日常生活中普遍存在。當前，人們非常關注微塑料是否會對人類和環境健康構成重大威脅。雖然目前還沒有足夠的證據證明微塑料會對人類和環境健康產生負面影響，但是研究人員意識到，微塑料的潛在危害非常大，因此迫切需要進一步研究微塑料與環境健康的關系。
（圖片來源：NJIT）
細菌耐藥性
目前，關于微塑料破壞生態系統或人類健康的研究有很多，但關于微塑料與細菌耐藥性之間相關性的研究卻很少。Zulqarnain Baloch教授及其同事發表的一篇文章指出，在20世紀30年代到60年代之間，抗生素的開發和使用呈爆炸式增長。自那時以來，抗生素挽救了無數生命，且對現代醫療保健至關重要。然而，病原體已經逐漸適應了一些常見的抗生素，并產生了耐藥性，這使抗生素的效力降低或根本無效。盡管出現一定程度上的細菌耐藥性是不可避免的，但許多人為因素正在加劇耐藥性的發生。Zulqarnain Baloch教授及其同事認為，這些因素包括“人口過剩、全球移民增加、診所和動物生產中抗生素的使用增加、選擇壓力、衛生條件差、野生動物傳播和落后的污水處理系統”。
在新研究中，研究人員認為，在廢水處理廠中，微塑料可能在促使細菌產生耐藥性方面發揮關鍵作用。新澤西理工學院（NJIT）的李夢妍博士說：“最近的一些研究主要集中在每年數百萬噸微塑料廢物對淡水和海洋環境產生的負面影響。但在城鎮和城市的廢水處理過程中，微塑料的危害在很大程度上還是未知的。”這些廢水處理廠可能是各種化學物質、耐抗生素細菌和病原體匯聚的目的地。有研究表明，如果無水處理工藝過程，微塑料可以作為它們的載體，對水生生物群和人類健康構成巨大威脅。NJIT的Dung Ngoc Pham博士認為，“大多數廢水處理廠沒有為去除微塑料而設計工藝過程，所以微塑料會不斷被釋放到外界環境中。我們的目標是調查污水處理廠中微塑料是否正在從活性泥狀沉淀物中富集對抗生素產生耐藥性的細菌。如果存在這種現象，我們需要了解更多有關微生物的群落。”
兩種常見微塑料的分析
為了確定微塑料在多大程度上增強了耐藥性細菌的抗藥性，研究人員從新澤西州的三個生活污水處理廠的污泥中抽取了樣品。在實驗室中，研究小組將聚乙烯和聚苯乙烯（兩種常見的微塑料）倒入污泥樣品中，細菌可以附著在這些樣本上并形成生物膜。他們使用定量聚合酶鏈反應和下一代測序技術分析了樣品。這有助于他們觀察細菌在微塑料上的生長過程以及細菌的基因構成隨時間變化的情況。
附著在聚乙烯微塑料上的生物膜
（圖片來源：NJIT）
3個抗性基因的增加
研究人員發現，與細菌耐藥性相關的三個基因（sul1、sul2和intI1）的研究結果各不相同，結果不僅取決于他們使用的是哪種微塑料，還取決于樣品來自哪個廢水處理廠。在所有樣品中，聚乙烯生物膜上的三個抗性基因的數量顯著增加，而聚苯乙烯生物膜上抗性基因變化不明顯。隨后，研究人員在泥狀沉淀物中添加了抗生素磺胺甲惡唑，這使細菌耐藥性基因的數量增加了4.5倍。根據Dung Ngoc Pham博士的說法，“曾經我們認為必須存在抗生素才能增加這些抗生素的抗性基因，但微塑料似乎能夠自然地促進細菌中耐藥性的基因出現。”
除此之外，他們還發現八種高度富集在微塑料生物膜上的細菌，包括與人類呼吸道感染有關的Raoultella ornithinolytica和Stenotrophomonas maltophilia。Novosphingobium pokkalii細菌是最常見的菌株，研究人員認為它在形成微生物膜方面起著關鍵作用。
此外，intI1基因在細菌間交換抗性基因起到促進作用。李夢妍博士說：“對人類而言微塑料可能十分微小，但它們卻為微生物提供了巨大的表面積。當這些微塑料進入廢水處理廠并與污泥混合時，細菌可能會附著在其表面并分泌膠狀物質。隨著其他細菌附著到微塑料表面并生長，它們甚至可以相互交換DNA。這就是抗生素抗性基因在環境中傳播的方式。”因此，避免細菌逃脫污水處理廠的處理至關重要。李夢妍博士還說，“一些州已經考慮在消費品中限用塑料的新法規。最后，這項研究呼吁我們對廢水處理系統中的微塑料生物過濾膜進行進一步的研究，并開發出在水生環境中去除微塑料的有效手段。”
