畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance gene,ARG)在全球范围内的传播已引起国际上的广泛关注.越来越多的证据显示抗生素和重金属对抗生素抗性基因在环境中的分布和传播起到了重要作用.畜禽粪便是环境中抗生素和重金属的主要污染源之一,并已成为抗生素抗性基因重要的蓄积库.生物处理(如厌氧发酵和好氧堆肥)和土地利用是畜禽粪便广泛应用的处理与处置方式.本文通过文献调研,综述国内外抗生素抗性基因和重金属抗性基因在畜禽粪便生物处理及土地利用全过程中的传播、分布及控制的研究进展,并对今后的研究重点和方向提出建议和展望,以期为我国畜禽养殖粪便的风险控制和资源化利用提供借鉴.针对畜禽粪便处理处置全过程中抗性基因的削减与控制,我们建议在以下方面开展深入研究:1抗生素抗性基因和重金属抗性基因在全过程中的赋存与转归特征;2生物处理工艺操作参数对畜禽粪便中抗性基因分布及其削减的影响;3加强综合管理研究,源头控制抗性基因;4研发适于全过程抗性基因的协同控制关键技术等.     

高温堆肥过程对猪粪来源抗生素抗性基因的影响

为研究大规模好氧高温堆肥过程对猪粪来源抗生素抗性基因的影响,采用荧光定量PCR法检测了4个大环内酯类抗性基因(erythromycin resistance methylase,erm A、erm B、erm C和erm F)、3个β-内酰胺抗性基因(beta-lactamase,bla TEM、bla CTX和bla SHV)和2个喹诺酮类抗性基因(quinolone resistance,qnr A和qnr S)在堆肥过程中的变化趋势.结果表明,堆肥初期大环内酯类抗性基因含量显著高于β-内酰胺类和喹诺酮类抗性基因(P0.01),其中erm B基因丰度最高为9.88×10~8copies·g~(-1),其次是erm F为9.40×10~8copies·g~(-1).在高温堆肥结束时β-内酰胺抗性基因和喹诺酮类抗性基因丰度维持在较低水平,而大环内酯类抗性基因在堆肥结束后仍然具有较高含量.其中,erm F基因与堆肥初期相比甚至出现了增加的情况,这表明高温堆肥过程不能有效去除所有抗生素抗性基因.对于某些抗生素抗性基因,堆肥可能还是良好的生物反应器而导致抗性基因的增殖,农田中堆肥产品的施用有可能会造成抗生素抗性基因的传递.     

环境因素对土壤中几种典型四环素抗性基因形成的影响

兽用四环素在养殖业中的大量使用导致了日益严重的环境污染,其诱导生成的抗性基因更可能产生比其自身污染更大的环境危害.本研究探讨了环境因素对几种典型四环素抗性基因(tetA、tetC)形成的影响,结果表明,温度、光照及pH能够对土壤中四环素抗性基因的形成产生显著的影响,在较为合适的温度条件(25℃)、光照条件(500 lx)和pH(7.5)条件下,土壤中四环素耐药菌菌落数和四环素抗性基因总含量均处于较高的水平,并多显著高于其他环境条件下的诱导水平(P<0.05),而高温、强光照及较高的pH条件能够有效抑制土壤中四环素抗性基因的形成,抑制的主要途径可能包括影响土壤中四环素的残留水平或直接影响抗性基因的生成,同时研究也发现这些不利的环境条件也抑制了土壤中四环素耐药菌的生长.进一步分析在两种不同通气处理条件下土壤中所诱导产生的四环素抗性基因含量水平与土壤中四环素耐药菌数量之间的关系,发现在两种条件下四环素抗性基因含量水平与土壤中四环素耐药菌数量之间存在着较为显著的正相关关系(R2好氧=0.7872,n=30;R2缺氧=0.8841,n=21),土壤中四环素耐药菌的生长对四环素抗性基因的形成也起到了关键性作用.     

芬顿法深度处理生物处理排水中的四环素抗性基因

以四环素抗性基因tet(L)、tet(E)为研究对象,考察了芬顿氧化技术对四环素抗性基因废水深度处理的效果.采用定量PCR与DGGE技术检测了芬顿法处理前后生物处理排水中的四环素抗性基因的丰度与废水中菌群丰度的变化.结果显示,在最佳反应条件:反应时间10min,p H值为5,[H_2O_2]/[Fe~(2+)](物质量的比)=8且H2O2的浓度达到0.2mol/L时,16Sr RNA及四环素抗性基因(tet genes)的去除效果最好.同时分析芬顿氧化前后的DGGE图谱可知,细菌菌群间的丰度有了明显的变化.相关性分析可知,各目标基因与单因素间、各目标基因之间,各样品中目标基因含量的变化与DGGE条带变化之间都没有明显相关性.结果表明,芬顿试剂可能不仅仅是通过削减单位水体中抗性菌的浓度来降低抗性基因浓度,还通过其他的方式来去除单位水体中的抗性基因的浓度,这还有待进一步研究证明.     

畜禽养殖废水生物处理与农田利用过程抗生素抗性基因的转归特征研究进展

兽用抗生素的广泛使用造成了畜禽养殖场及其周边环境中抗生素抗性基因丰度的提高,而畜禽养殖废水所携带的抗性基因在生物处理及其农田利用过程中的转归规律尚不明确,存在抗性基因从畜禽养殖场向周边环境的传播风险.本文通过文献调研,综述了畜禽养殖废水中抗性基因的赋存特征、抗性基因在畜禽养殖废水生物处理和农田利用过程中转归的研究进展,并提出了今后的研究方向,以期为揭示畜禽养殖废水在生物处理和农田利用过程中抗性基因的消减规律、降低抗性基因传播风险提供借鉴.     

不同生物系统中β-内酰胺抗性基因的变化规律

近年来,抗生素抗性基因作为一种新兴的环境污染物,已经在多种水环境中被检测出。该文研究比较了接种污泥(IS)、传统活性污泥工艺(ASC)、序批式生物膜反应器(SBBR)中抗性基因的变化规律。3种系统均检测出了OXA-1、OXA-2以及OXA-10 3种-内酰胺抗性基因。该文还通过实时定量PCR技术对3种抗性基因进行定量检测。结果表明,传统活性污泥工艺对β-内酰胺抗性基因去除效果更好。增加抗生素的初始浓度可以有效去除ASC及SBBR系统中携带抗性基因的抗性微生物。研究还表明,若停止对3个生物系统中加抗生素,并运行10个反应周期(每个周期为12 h)后,3个系统的抗性基因浓度均有所降低。然而,若使其在低抗生素条件下运行10个周期后,3个生物系统的抗性基因浓度均有所增加。     

九龙江下游水源水中新发病原微生物和抗生素抗性基因的定量PCR检测

新发水传病原微生物和抗生素抗性基因对于饮用水的生物安全性有重要意义.以7种典型的水传病原微生物和4种抗生素抗性基因作为检测指标,对闽西南地区的重要水源九龙江下游水源水进行了检测.从九龙江下游4个采样点和附近某水厂进出水采集水样,用0.22μm的滤膜过滤后,进行DNA提取及荧光定量PCR检测.结果表明,九龙江下游水源水中Salmonella enterica(Salmonella spp.)、Legionella pneumophila(L.pneumophila)和Pseudomonas aeruginosa(P.aeruginosa)等个别指标可达到103、104、105copies.mL-1的水平.有机物浓度可能对病原微生物和抗生素抗性基因的水平有较大影响.水厂常规工艺对于大多数病原微生物和抗生素抗性基因可以实现有效去除,但对Salmonella spp.的去除效果不理想.因此为保证饮用水安全,需要在清理污染源、提高处理工艺水平以及末端控制方面加强管理.     

大型溞对水环境中抗生素抗性菌与抗性基因的摄食与去除

原后生动物是污水生物处理系统中的常见生物,了解它们是否能够摄食与去除抗生素抗性菌(ARB)和抗生素抗性基因(ARGs),对于建立藉捕食作用的ARB和ARGs去除技术具有重要意义.本研究以大型溞作为代表生物,探究了其对ARB和ARGs的摄食、去除效果与机制.使用荧光抗性菌直接观察其摄食过程,证实大型溞对ARB的摄食与富集...     

垃圾填埋场抗生素抗性基因初探

不同环境介质中抗生素抗性基因普遍存在,但是在垃圾填埋场中抗生素抗性基因尚无相关报道.本实验以西安江村沟垃圾填埋场为研究对象,采集不同方位不同深度垃圾样品,分析垃圾理化性质,用荧光定量PCR检测磺胺类抗生素抗性基因(sulⅠ和sulⅡ)、抗氯霉素类抗生素抗性基因(cat)、β-内酰胺类抗生素抗性基因(bla-SHV),以及四环素类抗生素抗性基因(tet W)等5种抗生素抗性基因的含量,以相关性分析垃圾理化性质与抗性基因的关联.结果表明,5种抗生素抗性基因均存在于垃圾中,基因拷贝数(以干土计)最大值分别为:(3.70±0.06)×108copies·g-1(sulⅡ)、(9.33±0.06)×106copies·g-1(sulⅠ)、(2.27±0.08)×105copies·g-1(tet W)、(3.68±0.09)×104copies·g-1(bla-SHV)和(1.39±0.10)×104copies·g-1(cat),说明垃圾填埋场是抗生素抗性基因潜在的储存库.抗性基因sulⅠ、sulⅡ和cat与含水率呈明显的正相关,同时sulⅠ和cat基因含量与p H值呈负相关.     

尾矿库水体环境抗生素抗性基因的分布特征

抗生素抗性基因是近年来人们普遍关注的新型环境生物污染物,也是科学家们研究的热点.为了探究尾矿库水体环境抗生素抗性基因的污染特征,揭示尾矿库水体环境抗生素抗性基因的影响因素,本文采用超高通量定量PCR 技术(HT-qPCR),研究了某尾矿库的4 个点位的水体抗生素抗性基因的多样性、丰度和驱动机制.结果表明,尾矿库水体环境...     

膜堵塞机理研究与膜阻力测定

对膜污染堵塞机理进行了深入的研究 ,提出了膜内部的生物堵塞机理 ,指出膜表面的浓差极化、膜表面与膜孔内的污染、膜内部的生物堵塞是造成膜通量下降的主要原因。同时对膜阻力进行了测定 ,得出实验所用超滤膜组件的自身阻力Rm 为 5 4 4× 10 1 2 m- 1 ,膜污染产生的总阻力RZ 为 19 88× 10 1 2 m- 1 ,RZ 约是Rm 的 3 6倍 ,是导致膜通量下降的主要因素。     

贫营养和痕量抗生素对质粒抗生素抗性适应度代价的影响

本文针对饮用水系统中营养和抗生素水平对质粒抗生素抗性的适应度代价进行了研究.选取了p ACYC184、RP4和PBR322这3种不同的抗性质粒,发现在不同的营养水平下,抗性质粒的适应度代价具有普遍性.而且,营养水平越低,其适应度代价表现得越明显.另外,痕量浓度的抗生素也会影响抗性质粒的适应度代价.本研究中,小于50%MIC的抗生素浓度对野生菌的损伤或抑制作用不足以抗衡抗性质粒的适应度代价,质粒难以维持.因而,推断在饮用水系统(贫营养和ng·L-1水平的抗生素)中,质粒抗生素抗性的适应度代价较大,质粒不易维持,在饮用水系统中传播和扩散的风险较小.     

确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法

滑动结构面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,也是最难以确定的。基于岩体抗剪强度是多种因素影响下的随机变量这一认识前提下,本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。结果表明,反分析方法是获得岩体斜坡滑动面抗剪强度的最经济、合理的途径。     

烟草头孢霉F2抗氯化汞特性的研究

对抗汞真菌——烟草头孢霉F2的某些抗汞特性进行了研究。结果表明,该菌株在含500mg/L HgCl_2的土豆汁葡萄糖培养基中生长良好,其对HgCl_2的抗性与培养基的起始pH值明显相关。某些巯基化合物可促进该菌的抗汞能力。二价金属阳离子对该菌抗汞能力有不同的效应。在不同的培养基上,该菌对汞的吸收能力不同。在一定的条件下,菌体吸收的汞可释放入无汞培养液和磷酸缓冲液中。经透射电镜和扫描电镜观察表明,该菌分生孢子在萌发前明显膨胀,细胞壁、细胞核及线粒体均有不规则现象出现。     

多孔吸声材料流阻测试实践介绍

本文简单介绍多孔吸声材料流阻测试的初步实践,以促进同行交流。     

人工湿地对提高春小麦抗逆性的作用

黄河上游白银段,污水灌溉导致了春小麦的抗逆性下降。研究利用人工湿地处理受污黄灌水的春小麦,对提高春小麦抗逆性的作用。结果显示:人工湿地能够高效降低重金属在灌溉水中的含量,从而显著的(P<0.05)提高了春小麦的抗逆性,减轻了氧化损伤。因此,人工湿地可用于灌溉水的前处理中,以达提高灌溉水质量,从而减轻污灌水对春小麦的危害,确保农作物的安全和清洁生产。     

煤矿风井噪声控制的声学设计和阻力损失计算研究

煤矿风井空气流量大 ,噪声辐射强 ,正确合理的消声器声学设计和阻力损失计算是噪声控制成功的关键。     

透水砖铺装面层抗冻性能实验

透水铺装是雨水源头减排的重要技术之一,其在寒冷地区冻胀损坏是亟待解决的突出问题。透水砖是广泛采用的透水铺装材料,通过冻融循环实验,对透水砖铺装面层不同孔隙率、水饱和度及不同透水基层厚度条件下的面层抗冻性进行研究,结果表明:面层孔隙率与其抗冻性能呈负相关,孔隙率越高,面层抗冻性能越差。面层水饱和度与其抗冻性能呈负相关,水饱和度越高,抗冻性能越差;面层水饱和度90%是产生冻胀损坏的临界值,当面层水饱和度<90%时,其抗冻性能受损较小;当面层水饱和度>90%时,其抗冻性能明显变差。透水基层厚度对透水砖铺装面层抗冻性的影响较小。3个主要因素对透水砖铺装面层抗冻性能影响程度顺序为:面层水饱和度 > 面层孔隙率 > 透水基层厚度。     

Fetal behaviour in growth retardation: Its relationship to fetal blood flow

The fetal behaviour of asymmetrical growth retarded fetuses was compared with that of a control group of healthy fetuses. Fetuses underwent simultaneous cardiotocographic and echographic examinations for two consecutive hours at 36–38 weeks of gestation. The distribution of gross fetal body movements, fetal breathing movements and fetal eye movements was analysed during the different fetal heart rate patterns. Furthermore, the incidence and organization of fetal behavioural states was investigated. The degree of vascular peripheral resistance was also evaluated by means of pulsed doppler ultrasonic equipmznt. Growth retarded fetuses were divided into two groups on the basis of the presence or absence of end diastolic flow in the fetal thoracic descending aorta. Growth retarded fetuses showed a delay in the integration of behavioural patterns and a lower coincidence of behavioural states. These findings are particularly evident in the fetuses with a severe increase of peripheral vascular resistance (absence of end diastolic flow in descending aorta). Thus, we suggest that a delay in central nervous system development is present in asymmetrical growth retarded fetuses and that there is a possible relationship of this delay to the degree of peripheral vascular resistance.     

微生物燃料电池表观内阻的构成和测量

将微生物燃料电池内部各种阻力用表观内阻统一表征,在建立其等效电路的基础上将表观内阻分为欧姆内阻和非欧姆内阻2部分。通过稳态放电法测量微生物燃料电池表观内阻,在改变外电阻后稳定时间需要60s以上方能保证测定准确性,通过稳态放电法测定一室型微生物燃料电池的表观内阻为289?,当外电阻等于表观内阻时微生物燃料电池对外输出功率达到最大,为241mW/m2;通过电流中断法测量一室型微生物燃料电池的欧姆内阻为99?,测定结果与断电前电流强度无关;当一室型微生物燃料电池对外供电分别处于活化极化区、欧姆极化区和浓差极化区时,非欧姆电阻占总内阻的比例分别为93％、66％和75％,在电池对外供电达到最大时非欧姆占总内阻比例最低。提高微生物燃料电池产电能力需要同时降低电池的欧姆内阻和非欧姆内阻。