人工湿地中抗生素抗性大肠杆菌和抗性基因的去除与分布

抗生素的滥用导致抗生素抗性菌和抗性基因随生活污水和养殖废水的排放在环境中肆意散播,其去除及环境行为越来越受到关注。采用K-B纸片法测定了9套不同工艺构型模拟人工湿地中大肠杆菌对7种抗生素的抗性率,并应用多重PCR检测磺胺类sul1、2、3与四环素tetA、B、C、D抗性基因,探究人工湿地对抗性菌的去除效率及抗性菌、抗性基因的分布规律。结果显示,人工湿地能有效去除污水中70%左右的抗性大肠杆菌,有效降低了细菌抗性的传播风险;共计分离出535株大肠肝菌中有378株对一种以上抗生素有抗性性,以四环素、磺胺类和氨苄西林抗性率最高,达到25%以上,其他4种抗性率较低,不足20%;2种抗性基因的检出率都在70%以上;对不同采样点大肠杆菌的抗性性及抗性基因的比较发现,各部分大肠杆菌的抗性水平、多重抗性指数(MRI)以及抗性基因(sul、tet)检出率和组合数表现出:基质≥出水>进水,推测抗性菌被湿地基质截留,在基质生物膜上发生抗性基因的重组,并释放抗性菌,提高了出水中抗性水平和抗性基因检出率。     

不同构型人工湿地基质中土著菌的耐药性及整合子丰度调查

采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法分析了夏、冬季节9个不同构型人工湿地中的葡萄球菌(Staphylococcus)、假单胞菌(Pseudomonas)两种土著菌对7种常用抗生素的耐药性,并通过荧光定量PCR检测人工湿地基质中Ⅰ型整合子(int1)的丰度.结果表明,共分离出的522株葡萄球菌和543株假单胞菌,约84%的菌株对所测试的抗生素具有耐药性,多重耐药率达到68%以上,MRI指数平均为0.22,与某些环境中人源或动物源细菌耐药水平相当,表明人工湿地基质土著菌具有较高水平的耐药性;两种土著菌对氨苄西林和复方新诺明的耐药率较高,四环素、庆大霉素和环丙沙星的耐药率均极低(3%),而对头孢他啶和氯霉素的耐药性呈现差别.湿地基质中int1基因的浓度为1.14×105~5.66×105copies·g-1,其相对丰度为0.54%~3.68%.季节和湿地工艺对细菌耐药和整合酶基因分布有较大影响.夏季2种细菌的抗生素耐药率、多重耐药指数和int1丰度均显著高于冬季;下行垂直流湿地中的抗生素耐药率、多重耐药指数(MRI)最高,而在水平潜流湿地中int1丰度最高.研究表明人工湿地基质的土著菌长期暴露在一定浓度抗生素和耐药肠道菌的生活污水环境下获得了耐药性,人工湿地中抗生素耐药菌和耐药基因的污染及环境风险不容忽视.     

东江干流水体氮的时空变化特征及来源分析

为了防治东江氮污染并进行针对性水体治理,于2013年7月(丰水期)和2014年1月(枯水期)全面调查了东江干流水体氮的时空变化特征,并利用附生藻的稳定性氮同位素示踪技术对东江水体氮进行了溯源研究.结果表明,TN、NO-3-N、NH+4-N在丰水期的平均浓度分别为2.70、1.63、0.21 mg·L-1,高于枯水期(TN,2.04 mg·L-1;NO-3-N,1.49 mg·L-1;NH+4-N,0.31 mg·L-1);东江水体氮含量较高,且主要以NO-3-N形态存在.各形态氮浓度自上游至下游的变化趋势表现为,TN和NO-3-N先递减再升高,NH+4-N则逐渐递增.稳定性氮同位素示踪表明,面源输入的人畜粪便、养殖废水及农业化肥等是上游区域氮的主要来源,贡献率约占91%;而在下游区域,城市污水的贡献率逐渐增大,并成为氮的主要来源,贡献率达到54%.     

环境因素对不同工艺人工湿地反硝化功能基因丰度影响

反硝化细菌在人工湿地对N元素去除的过程中发挥着关键作用.为了解湿地类型、基质、植被和水力负荷及物理参数对人工湿地反硝化功能细菌丰度的影响,构建了9个不同工艺组合的人工湿地小试装置.利用实时荧光定量PCR技术检测湿地基质中反硝化功能基因nirS,nirK和nosZ的丰度.结果显示,湿地中nirS,nirK和nosZ丰度(以每ng总DNA中的拷贝数计)分别为4.88×103～2.13×105 copies/ng,1.2×101 ～ 2.14×103 copies/ng和1.98×103～ 2.09 × 105copies/ng,其中nirS显著高于nirK丰度,nirS丰度与湿地出水的pH显著正相关.分析湿地4种设计参数对反硝化功能基因丰度的影响程度,结果显示,对nirS丰度影响程度大小依次为湿地类型＞植被类型＞水力负荷＞基质类型,水平潜流和上行垂直流人工湿地中nirS丰度显著高于下行垂直流人工湿地,无植物人工湿地nirS丰度显著高于有植物人工湿地;对nirK丰度影响程度大小依次为湿地类型＞植被类型＞基质类型＞水力负荷,水平潜流人工湿地nirK丰度显著高于下行垂直流湿地;对nosZ丰度影响程度大小依次为湿地类型＞水力负荷＞植被类型＞基质类型,但影响都不显著.