养殖废水处理系统中微生物菌群结构及动态变化

采用高通量测序技术对养猪场废水处理系统的细菌群落组成进行分析,同时对细菌群落、污水水质和抗生素含量相关性进行分析.研究结果表明,污水各处理单元中的菌群结构存在显著差异,且细菌菌群结构随处理进程逐步改变,其中集污池与厌氧反应器的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria,曝气池的细菌菌群优势门类变为Firmicutes、Verrucomicrobia、Bacteroidetes、Proteobacteria和Candidatus Saccharibacteria,氧化塘的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Proteobacteria、Chloroflexi、Euryarchaeota和Bacteroidetes.相关性分析结果表明,污水中的细菌群落与水质环境因子之间存在显著相关（P<0.05）.其中,种属Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与COD、TN、NH₄⁺-N呈显著正相关,Clostridium sensu strict、Methanothrix与TN、NH₄⁺-N呈显著负相关,Petrimonas、Lachnospiracea_incertae_sedis、Clostridium XlVa、Tissierella与磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧嘧啶、强力霉素、土霉素呈极显著正相关,Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella与恩诺沙星、四环素呈显著正相关,Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与环丙沙星呈显著正相关,Clostridium sensu stricto、Petrimonas与氧氟沙星呈显著正相关.     

响应曲面法优化沼渣快速堆肥研究

采用Box-Behnken设计,以碳氮比(C/N)、通风量、初始含水率为3因素,设计了17组堆肥实验,建立回归模型,以抗生素降解率和氮、磷、钾总含量为响应值,确定沼渣快速堆肥的最优工艺。结果表明:3因素对响应值F1抗生素降低率的影响显著性排序为:通风量>C/N>初始含水率,对响应值F2(总养分含量)的影响显著性顺序为:通风量>初始含水率>C/N。综合考虑,为同时确保抗生素降解率较高且氮磷钾总含量较高,最优工艺条件为C/N为30,通风量为1. 13 L/(min·kg),初始含水率为65. 54%。验证实验结果与预测值吻合,响应曲面法用于沼渣快速堆肥工艺优化具有可行性。     

污水处理厂空气介质抗生素抗性基因的分布

考察了污水处理厂空气介质中典型的抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染水平和浓度分布,并通过16S r RNA高通量技术对样品进行亲缘性及溯源研究。结果表明,在污水厂空气样品中8种抗生素抗性基因的检出率均超过50%,其中tet C、sul1、sul2和erm B检出率为100%。在曝气池和污泥脱水车间空气样品中8种抗性基因检出率均为100%。对其中的sul1、sul2、tet G和tet X共4种ARGs的定量分析结果表明,以上4种基因的相对浓度范围在102~105copies·ng~(-1)DNA之间,与邻近居民区空气样品抗性基因浓度处于同一水平;空气样品16S r RNA高通量测序聚类分析结果显示,居民区空气与污水厂园区内空气有较高的种群相似度,污水厂处理单元对其邻近区域的空气介质微生物组成影响较大。     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

温度对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

抗性基因的转移传播使得污水处理厂成为其重要的储存库,对人类健康存在潜在风险。实验采用序批式厌氧反应器,温度设定分别为15℃、中温(30℃和36℃)、高温(50℃和60℃),探究温度对污泥厌氧条件下8种抗生素去除效果的影响,以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子整合酶基因(int I 1)的行为特征。研究发现温度升高有利于抗生素及抗性基因的去除,15℃、中温和高温下总抗生素的平均去除率分别为45%、59%和78%;15℃、中温和高温下四环素类抗性基因分别削减0.52 log、0.90 log和1.50 log,磺胺类抗性基因分别削减0.56log、0.78 log和1.31 log。相关性分析发现,总抗性基因与总氮、氨氮、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(R2=0.744、0.760、0.315,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。int I 1与总氮、氨氮、SCOD皆存在显著相关性(R2=0.698、0.795、0.269,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。说明微生物生长环境中的营养元素一定程度上影响着抗性基因的传播和扩散。     

论述抗生素废水处理工艺的运用

随着人类对抗生素的依赖,抗生素生产废水的处理工艺受到国内外相关领域专家的普遍重视,针对我国的抗生素废水处理现状及问题,我们就应该充分结合抗生素生产废水的特性,灵活的选择废水处理方法,并对各种处理方法进行有机的结合,才能够在生产中将高效、经济的抗生素生产废水处理工艺推广应用。     

人工湿地去除抗生素抗性基因的研究进展

抗生素抗性基因（ARGs）在环境中的污染现状和危害逐渐受到重视.常规的水处理工艺在减少抗生素耐药菌（ARB）方面表现出非常好的效果.然而,即使在消毒过程中ARB完全失活,产生游离的ARGs也可能通过转化或转导等手段整合到其他微生物体内,使ARGs在环境中传播和扩散.因此,需要有特定的工艺处理废水中的ARGs.人工湿地是目前有效且经济环保的废水处理工艺,并且已有大量研究表明在去除抗生素和ARGs方面有显著效果.通过综述目前国内外人工湿地水处理系统对ARGs的去除效率的研究进展,结果表明,潜流人工湿地相较于表面流人工湿地对ARGs的去除效率更高.人工湿地对ARGs的去除效率因人工湿地强化类型、植物、温度和pH等因素而异,在去除环境中ARGs的应用有广阔的前景,同时也面临挑战.     

阿奇霉素和铜对活性污泥古菌群落和ARGs的胁迫影响及后效应

抗生素和重金属复合污染已成为环境领域的研究热点,而关于复合污染对活性污泥系统的生态效应研究聚焦于细菌群落,忽略了仍然发挥重要作用的古菌群落.通过选择阿奇霉素(azithromycin,AZM)和金属铜(Cu)为研究对象,ρ(铜)维持在环境浓度水平(1 mg·L-1),探究低温下不同ρ(AZM)(0.05～40 mg·L-1)对古菌群落、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)及其交互作用的短期影响及其后效应.结果表明,随着AZM浓度增加,古菌多样性上升,丰富度下降,且在后效应期间有一定恢复;基于微生物全尺度分类发现不同浓度的AZM导致了微生物群落结构的改变,古菌群落结构分为3个组别,而后效应影响不明显;复合污染对丰富类群种群结构的影响大于稀有类群,其中条件稀有菌属(conditionally rare taxa,CRT)与整个古菌群落结构的变化一致;不同类型微生物中均存在抗性与恢复特性不同的特定菌属,对AZM和铜复合污染的响应不同,且丰富类群对复合污染的抗性明显高于稀有类群,其中甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷杆菌属(Methanaohacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)是优势的抗性菌属;通过预测分析共得到29种ARGs,且复合污染会引起ARGs的增殖,尤其是高浓度下,但是其对各ARGs亚型的影响存在差异;在胁迫效应和后效应的交互网络中,微生物间、ARGs间及两者之间多为共现模式,其中,条件丰富菌属(conditionally abundant taxa,CAT)是微生物交互网络中的关键菌属;而稀有菌属(rare taxa,RT)在胁迫效应中处于重要生态位;ARGs间的共现与互斥模式均存在;多种古菌属与ARGs呈现正相关,是其潜在古菌宿主,且甲烷短芽孢杆菌(Methanobrevibacter)和甲烷叶菌属(Methanaolobius)可能携带多种ARGs.综上,本研究可为污水处理系统抗生素与重金属复合污染的风险评价及ARGs的削减提供新的思路与理论依据.     

白洋淀典型抗生素的源解析及其特定源风险评估

目前我国湖泊中抗生素污染形势严峻,研究多集中于抗生素的时空分布与风险评价等,而有关源解析的研究则较少.鉴于此,选取白洋淀为研究区,探究典型抗生素的污染来源及其特定源风险.运用高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）测定样品中的四环素类（TCs）、磺胺类（SAs）和喹诺酮类（QNs）抗生素,并运用正定矩阵因子分解（PMF）模型和风险商值法（RQ）相结合的方法对典型抗生素进行源解析和特定源风险评估.结果表明：①水体和沉积物中抗生素含量范围分别为ND~2635 ng ·L^-1和ND~259.8 ng ·g^-1;②就水体中抗生素浓度的空间分布而言,QNs呈"西高东低",SAs呈"中部高、南北低",TCs呈"中部低、南北高"的分布特征;就沉积物中抗生素含量的空间分布而言,QNs呈"中部高,东西低",而SAs和TCs均呈"西高东低"的分布特征;③就抗生素的来源而言,水产养殖（33.2%）占比最高,其次为污水处理厂（29.2%）、畜禽养殖（18.9%）和生活污水（18.7%）;④就生态风险而言,恩诺沙星（ENR）和氟甲喹（FLU）处于中高风险水平;⑤就特定源风险的空间分布而言,除S1处水产养殖处于高风险水平,其余样点各源均处于中低风险水平;就源的种类而言,水产养殖处于中高风险水平,其余各源均处于中低风险水平.因此,针对白洋淀抗生素的主要来源及其特定源风险等级,需采取更为精准科学的抗生素风险管控.     

过硫酸盐的活化及其在氧化降解水中抗生素的机理和应用

抗生素是一类用于阻止和治疗微生物传染性疾病的人用和兽用药物,在人类和动物疾病治疗领域以及水产养殖业有着广泛的用途.近年来,抗生素作为一种新型污染物不断排入水体并且在水体中持续存在,对水生态环境以及人类健康造成了威胁.基于硫酸根自由基（SO·4-）的高级氧化技术因其快速高效、适用范围广等特点,其在处理抗生素废水已经成为国内外研究热点.本文综述了近年来国内外利用UV、热、过渡金属、金属氧化物、零价金属、碳基材料、有机物、组合方式等常规及新型活化方法活化过硫酸盐以及处理抗生素废水的研究进展,并讨论了不同活化方式对抗生素的降解效率及机理的影响,最后展望了过硫酸盐高级氧化技术应用于抗生素降解的研究方向和挑战.