Diversity of antibiotic resistance genes and encoding ribosomal protection proteins gene in livestock waste polluted environment

The rapid development and increase of antibiotic resistance are global phenomena resulting from the extensive use of antibiotics in human clinics and animal feeding operations. Antibiotics can promote the occurrence of antibiotic resistance genes (ARGs), which can be transferred horizontally to humans and animals through water and the food chain. In this study, the presence and abundance of ARGs in livestock waste was monitored by quantitative PCR. A diverse set of bacteria and tetracycline resistance genes encoding ribosomal protection proteins (RPPs) from three livestock farms and a river were analyzed through denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). The abundance of sul(I) was 10³ to 10⁵ orders of magnitude higher than that of sul(II). Among 11 tet-ARGs, the most abundant was tet(O). The results regarding bacterial diversity indicated that the presence of antibiotics might have an evident impact on bacterial diversity at every site, particularly at the investigated swine producer. The effect of livestock waste on the bacterial diversity of soil was stronger than that of water. Furthermore, a sequencing analysis showed that tet(M) exhibited two genotypes, while the other RPPs-encoding genes exhibited at least three genotypes. This study showed that various ARGs and RPPs-encoding genes are particularly widespread among livestock.     

两种喹诺酮类抗生素对亚心形扁藻的毒性效应研究

研究了恩诺沙星和盐酸环丙沙星两种喹诺酮类抗生素对亚心形扁藻的毒理学效应。经多组不同浓度的两种抗生素处理后,分别对扁藻的96EC50、叶绿素和胞外聚合物（EPS）进行分析。结果表明,两种抗生素在低浓度时对扁藻生长具有促进作用,而在高浓度时体现抑制毒性作用。高浓度时,抗生素浓度越高对扁藻的生长、叶绿素和胞外聚合物抑制效果越明显,但当浓度达到一定高度后,抑制会达到其阈值。恩诺沙星和盐酸环丙沙星对扁藻的半生长抑制率分别为19.8 mg/L和28.7 mg/L。     

初始pH对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

污水处理厂产生大量的剩余污泥中含有丰富的抗性基因,给环境带来了潜在风险。以城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,在不同初始p H(对照组、初始p H=3、5、7、9、11)下观察厌氧条件下,8种抗生素浓度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(int I 1)的行为特征。研究结果显示,初始p H对抗生素的降解影响较小,污泥中总抗生素的平均去除率为42%。对照组及初始p H为3、5、7、9、11下的总四环素类抗性基因分别削减0.65 log、0.96 log、0.75 log、0.62 log、0.86 log和0.98 log。不同四环素类抗性基因表现相似,在初始p H=3和初始p H=11下部分抗性基因削减较多,特别是tet A、tet G、tet L、tet O和tet X。2种磺胺类抗性基因均无削减,浓度平均上升0.18log。相关性分析显示,总抗性基因与TN、NH3-N、TP、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(P0.05)。上述研究结果为污泥厌氧消化中抗生素抗性基因减量条件提供参考依据。     

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因(TRGs)的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B(P)、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B(P)、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0~5cm、5~10cm以及10~20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B(P)和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B(P)和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留.     

山东省主要河流中抗生素污染组成及空间分布特征

采用固相萃取-液相色谱/串联质谱法研究了山东省境内四大流域主要河流中抗生素污染组成及空间分布特征,涉及我国用量最大的6类共20种抗生素。结果表明:20种抗生素均有检出,且大环内酯类、喹诺酮类和四环素类抗生素整体检出浓度较高。就流域而言,半岛诸河流域抗生素污染较小,平均总质量浓度61.4 ng/L;海河流域、小清河流域和淮河流域相对较为严重,平均总质量浓度分别为232、175、118 ng/L。抗生素空间分布呈现一定的规律,检出浓度较高的点位主要集中在人口密集区下游,抗生素污染与周边生活污水、养殖企业废水和城市污水处理厂排水密切相关,而且抗生素组成可从一定程度上反映出污染来源。     

发酵类抗生素废水处理工艺及运行效果

介绍了内蒙古某抗生素废水处理厂的处理工艺流程、处理单元类型及其详细设计参数,通过对该污水处理厂半年内运行效果的调研,分析评价该污水处理系统的处理效果及出水指标;该水厂工艺流程对COD、TOC、氨氮、总氮、总磷、BOD和急性毒性的平均去除率分别为96.52%、95.83%、50.24%、55.20%、62.05%、98.52%和99.14%,COD、氨氮、总氮、总磷出水水质分别为477、438、556.7和7.69 mg/L,达到排放到城区下水道要求,园区内所有废水汇集到园区污水处理厂进行集中深度处理达标后排放水体。通过对该水厂工艺的介绍和水质分析,为我国抗生素生产企业面临的废水处理工艺类型选择及工程改造升级提供一定参考。     

污水处理厂中红霉素抗药性基因的污染特征及选择性因子

采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)检测分析了上海某污水处理厂中12种不同药品和个人护理品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)的含量水平和分布特征,采用实时荧光定量PCR方法定量检测分析了7种红霉素抗药性基因(ERY-ARGs)在污水处理厂中的分布和丰度变化.结果表明,在污水处理厂中共检出5种PPCPs(包括磺胺甲唑、红霉素、四环素、卡马西平和三氯生),浓度范围分别为24.5~38.7、47.5~49.2、43.1~85.4、2.5~3.9和423.2~8 973.3ng·L-1.两段A/O生物处理工艺对三氯生具有较好的去除效果,但对其余4种PPCPs的去除效果较差.与此同时,目标ERY-ARGs在污水处理厂中均被检出,在原水中的丰度达9.28×103(erm A)~1.83×108(ere A)copies·L-1,虽然两段A/O工艺能够显著降低污水中的ERY-ARGs(1.19 log~3.97 log),但其在最终处理出水中的浓度仍然较高.通过相关性分析可知,ERY-ARGs与红霉素和三氯生之间均具有显著相关性(P<0.05),表明污水处理厂中红霉素对ERY-ARGs的产生和传播具有重要影响,而三氯生对ERY-ARGs可能存在交叉选择性作用.     

城市污泥中温厌氧消化过程中厌氧耐药菌的分布与去除研究

城市污泥中含有大量的耐药菌,具有向环境传播耐药菌与抗性基因的潜在危险,但目前缺乏对城市污泥厌氧消化过程中耐药菌的研究.为此对某城市污水处理厂卵形消化池污泥进行了为期1 a的调查研究,考察了中温厌氧消化过程中四环素类与β-内酰胺类抗生素厌氧耐药菌的污染特征与去除效果,并分析了耐药菌的季节性变化规律.结果表明,厌氧进泥中四环素类耐药菌浓度与耐药率均低于β-内酰胺类.中温厌氧消化过程可以去除1.48~1.64 log单位的耐药菌(P<0.05),但经过厌氧消化后氨苄西林与头孢噻吩耐药率有显著增长(分别增加了12.0%与14.3%,P<0.05).厌氧进泥中耐药菌分布有明显的季节特征,除金霉素耐药菌外,其它耐药菌的浓度均为寒冷季显著高于温暖季(P<0.05).     

养殖鱼塘底泥微生物抗生素耐药基因分布分析

针对水产养殖中抗生素滥用引起微生物耐药基因污染的现象,本实验以杭州市某水产养殖区底泥样品为研究对象,测定了底泥样品中抗生素含量,并从其中分离出74株可培养细菌.采用PCR方法对分离菌株中磺胺类、四环素类、喹诺酮类、氯霉素类抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)和整合子基因进行了检测.结果表明,除tet A(四环素类)耐药基因未被检出外,其余3种耐药基因及整合子基因均被检出,其中qnr S(喹诺酮类)耐药基因的检出率最高,为50.00%.另外,利用16S r DNA序列分析技术将分离菌株鉴定为12个属、19个种,包括环境中多种常见土著细菌及部分致病菌,其中气单胞菌(Aeromonas spp.)数量最多(29株),占分离菌株的39.19%.掌握水产养殖区中ARGs的污染现状,对控制其传播、保障食品安全和保护微生态环境具有重要指导意义.     

北京地区菜田土壤抗生素抗性基因的分布特征

为研究北京地区菜田土壤抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的污染状况和分布特征,采集了11个长期施用粪肥蔬菜基地的温室土壤和大田土壤,进行了抗生素以及ARGs种类和丰度的检测.结果表明,菜田土壤中四环素类抗生素残留量最高,其次为磺胺类抗生素,温室土壤抗生素残留普遍高于大田土壤.温室和大田土壤磺胺类抗性基因sul1、sul2和四环素类抗性基因tet L的检出率均为100%.温室土壤的Ⅰ类整合子(int I1)检出率比大田土壤高1.5倍.定量PCR的检测结果表明,菜田土壤中sul2和tet L的相对丰度介于10-4~10-2之间,温室土壤sul2和tet L的相对丰度普遍高于大田土壤.sul2的相对丰度与磺胺二甲嘧啶和强力霉素的含量显著正相关(P0.05),tet L相对丰度与抗生素含量无明显相关性(P0.05).本研究结果对于掌握北京地区农田土壤ARGs的污染现状,以及从ARGs角度评估农艺措施具有重要的指导意义.