A2/O生活污水处理系统中抗生素抗性基因的分布及去除

生活污水处理系统是抗生素抗性基因(ARGs)重要的"汇"和"源"。为探究ARGs在生活污水处理系统包括污水、污泥处理单元全流程的分布变化和去除效率,选取了河北省某A2/O生活污水处理系统,使用普通PCR技术、实时荧光定量PCR技术对污水、污泥处理工艺沿程各单元的胞内、胞外ARGs的丰度变化及去除效果进行研究。在污水处理系统中对tet C、sul II、erm B、bla PSE-1 4种ARGs、Ⅰ型整合子Int I1以及16S r DNA进行了检测。在总进水中,总胞内ARGs和胞外ARGs绝对丰度分别为1. 30×108copies/m L和2. 09×102copies/m L,总胞内ARGs和胞外ARGs相对丰度分别为3. 16×10-2和5. 29×10-1。最终出水的总胞内ARGs和胞外ARGs绝对丰度去除log值分别达到2. 10log和-3. 20log,总胞内ARGs和胞外ARGs相对丰度去除log值分别达到-0. 21log和0. 60log。泥区废液总回流液的回流会增大总进水胞外ARGs负荷。相关性研究表明,Ⅰ型整合子Int I1可能会促进tet C、erm B、bla PSE-1的传播,水质因子可能会影响ARGs的分布与扩散。     

废水处理系统中抗生素抗性基因分布特征

废水处理厂被认为是抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究抗性基因在进水状况复杂的废水处理厂沿程的分布变化特征,选取以生产抗生素为主导行业的某化工园区废水处理厂,使用实时荧光定量PCR对废水处理厂沿程ARGs的种类、丰度变化进行研究.结果表明,废水处理厂水体中检出16种ARGs,四环素类、磺胺类ARGs为废水处理厂中占主导的抗性基因,并检出可移动遗传元件int I1,其丰度与磺胺类抗性基因的丰度(P 0. 05,r 0. 95)存在相关性,表明可移动遗传元件int I1可能促进了磺胺类抗性基因的迁移和转化.园区医药企业以合成大环内酯类抗生素为主,由于选择性压力,园区废水中,erm B抗性基因的绝对丰度远远高于其他废水中erm B的绝对丰度.废水经过废水处理厂生物处理工艺,总ARGs绝对丰度下降了1. 16个数量级,经过芬顿工艺处理后,总ARGs绝对丰度下降了2. 46个数量级,表明该废水处理工艺中深度处理工艺对ARGs的去除效果优于生物处理.高浓度、可移动的ARGs已经存在于水体中,如果没有得到有效治理,从废水处理厂排出,将给环境带来高度风险.     

污水处理厂抗生素抗性基因分布和去除研究

在自然选择的情况下,保持着一定浓度的抗生素环境,能够间接地"培养"了很多在抗性基因环境下生存的细菌等微生物,它们就具备有了相应的抗生素抗性。拥有抗性基因的细菌大量滋生,对生态安全和人类生命健康造成巨大的威胁,研究抗性基因的分布和去除,对世界医学研究和保护人类健康有着巨大作用。笔者从污水处理厂抗生素抗性基因的分布和去除出发,做一个展望。     

饮用水活性炭净水器对抗生素抗性基因的去除效果

为了评估不同类型家用饮用水活性炭净水器对常规水质及新型污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的净化能力,购置了6种具有不同滤芯结构的家用活性炭净水器,对常规水质指标及抗性基因的动态变化(80 d)进行跟踪调查.实验结果显示:活性炭净水器能长期有效去除余氯,但对有机物的去...     

长江下游某水源型水库抗生素抗性基因污染研究

抗生素抗性基因是水环境中的新型污染物.为了探究夏季时期长江下游某水源型水库抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)污染赋存特征,分别采集了水体和沉积物样本并使用高通量荧光定量PCR和实时荧光定量PCR进行研究.结果表明,长江下游水体中检测出104种ARGs,水库水体中检测出118种ARGs,沉积物中检测出124种ARGs.β-内酰胺类、多重抗药类、其他类共54种ARGs为水库中占主导的抗性基因.抗性基因绝对丰度在水体中呈现从长江下游到库内富集的趋势,这表明水环境中的ARGs在水库中富集;相对丰度特征呈现长江下游水介质与库内水介质聚类,水介质与沉积物介质聚类.水体样本的整合子(CintⅠ-1(class 1)、intⅠ-1(clinical))与其ARGs总量之间存在显著的相关性(r=0.750,p0.05;r=0.971,p0.05),说明整合子对ARGs转移和富集具有重要作用.     

无锡市污水处理厂抗生素抗性菌分布与去除特性研究

近年来,污水处理厂已成为环境中抗生素抗性菌的重要来源.本研究利用传统的异养菌培养法对无锡市6座污水处理厂进出水中的5种抗生素(氨苄霉素、红霉素、四环素、卡那霉素、环丙沙星)抗性菌进行调查与分析,并对比了在不同工艺和不同季节条件下抗性菌的去除效果.结果表明,5种抗性菌在污水处理厂进出水中均可检出,进水中抗性菌浓度为103~10~5CFU·m L~(-1),出水中抗性菌浓度为10~2~10~4CFU·m L~(-1),其中,氨苄霉素抗性菌最多,占总异养菌的比例超过50%.污水处理工艺没有选择性去除抗性菌的效果,出水中抗性菌占总异养菌的比例相对于进水有增加趋势.相比其它传统工艺(氧化沟、SBR等),MBR工艺对去除氨苄霉素、红霉素抗性菌表现出一定优势;夏季目标污水处理厂对抗性菌的去除量略多于冬季,且只有环丙沙星抗性菌的去除量表现出显著的季节性差异(p0.05).     

武汉城市湖泊抗生素及抗性基因的污染特征研究

为研究武汉城市湖泊抗生素及抗生素抗性基因的污染水平与分布特征,文章采用超高效液相色谱-质谱法和荧光定量PCR法对南湖、沙湖和东湖水体及底泥中12种抗生素、9种ARGs及Ⅰ类整合子intI1进行定性和定量分析。结果表明,湖泊水体及底泥中均以喹诺酮类抗生素污染为主,浓度范围分别为51.43～105.62 ng/L和9.01～12.93 ng/g。10种目标基因中,tetG、tetM、sul1、sul2、qnrD及intI1的检出率均为100%。磺胺类抗性基因sul1的相对丰度最高(2.39×10~(-2)～3.99×10~(-1)),属于优势抗性基因。intI1含量与4种抗性基因含量(tetG、tetM、sul1及qnrD)、ARGs总量之间均存在显著正相关关系(P0.05),说明intI1是ARGs在城市湖泊环境中进行水平基因转移的重要媒介。冗余分析表明四环素类、喹诺酮类抗生素污染和intI1含量是影响湖泊水体、底泥中ARGs丰度及分布的重要因素。     

抗生素抗性基因在两级废水处理系统中的分布和去除

废水处理系统被认为是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要污染源.为探究ARGs在废水处理系统中的分布特征和去除情况,选取某精细化工园区内的制药废水处理系统和园区综合性废水处理系统,使用PCR和实时荧光定量PCR对不同处理单元中ARGs的存在情况和丰度变化进行研究.在两个系统进水中分别检出了10种和15种ARGs,其中以四环素类和磺胺类ARGs居多,并首次检出了dfrA13基因.进水中sulⅠ和sulⅡ基因的丰度最高,随后依次是dfrA13、tetQ、floR、tetO和tetW基因.制药废水处理系统使总ARGs浓度上升了0.21个数量级,出水汇入园区综合性废水处理系统再次处理,其对综合性废水处理系统进水中总ARGs的贡献率为5.05%.综合性废水处理系统使总ARGs浓度下降了1.03个数量级,残留ARGs同最终出水一起直接排海,对近海环境中微生物群落的潜在影响有待深入研究.     

两座污水处理系统中细胞态和游离态抗生素抗性基因的丰度特征

为探究污水处理系统中抗生素抗性基因(ARGs)、特别是胞外游离态ARGs的赋存特征,本研究选取生活污水处理系统和工业废水处理系统各一座,采用荧光定量PCR对细胞态及游离态ARGs丰度变化开展研究.在生活污水处理系统M中,进水sulⅡ、tet C、bla PSE-1和erm B这4种ARGs细胞态的绝对丰度均大幅高于游离态的绝对丰度,生物处理未对抗生素抗性菌(ARBs)产生富集效应;MBR的超滤膜有效削减了水中细胞态和游离态DNA,最终ARGs的总去除率为2.54~4.95 logs.在焦化废水处理系统C中,生物处理对携带sulⅡ的ARBs产生了富集效应,但游离态sulⅡ的相对丰度和绝对丰度均有所降低;其后混凝-砂滤工艺使水中细胞态和游离态sulⅡ的绝对丰度分别出现了下降和上升,游离态sulⅡ在总sulⅡ中的比例从生物处理出水中的0.05%,上升到混凝-砂滤出水中的1.33%,并在25℃恒温避光静置5d后进一步上升至9.31%.ARBs深度去除及残留细胞裂解,使污水处理系统出水中游离ARGs在总ARGs中的比例有所上升.游离态ARGs介导ARGs在污水处理系统出水受纳环境中的传播扩散风险有待后续研究进行深入评估.     

梅花鹿养殖场抗生素抗性基因分布特征

梅花鹿养殖是近年来我国南方地区出现的新兴养殖业.为探究梅花鹿养殖对养殖环境抗生素抗性基因的影响,采用高通量荧光定量PCR研究了抗生素抗性基因在养殖场区对照土壤、梅花鹿新鲜粪便、梅花鹿粪便堆肥产物和施用堆肥菜地土壤中的分布、丰度和多样性.结果表明,抗性基因的绝对丰度梅花鹿粪便堆肥产物梅花鹿新鲜粪便施用堆肥菜地土壤养殖场区对照土壤,抗生素抗性基因在4种环境样品中具有不同分布格局;梅花鹿养殖场环境中抗性基因丰度与可移动基因元件丰度显著相关(P0.05),表明可移动基因元件可能加快了抗性基因的水平转移过程,促进了抗性基因的迁移、传播和富集,加剧了养殖环境抗生素抗性基因污染.     

污水处理厂削减耐药菌与抗性基因的研究进展

长期滥用抗生素导致细菌耐药性增强,并使抗性广泛传播.污水处理厂既是耐药菌(antibiotic resistance bacteria,ARB)与抗性基因(antibiotic resistance gene,ARG)的储存库,排放的污水与污泥是向自然环境中传播抗性的重要污染源,也是削减ARB和ARG及控制抗性传播的重要环节.本文总结了天然水体中的耐药菌和抗性基因污染现状,分析了近年来耐药菌与抗性基因在污水/污泥处理过程中的转归与去除方面的研究进展,同时对将来的重点研究方向提出展望,以期为今后耐药菌和抗性基因的污染控制提供参考.     

A/O生物法处理石化废水的研究

为了处理水质组成复杂,毒性大、有机物浓度较高的石化废水,采用先厌氧后好氧（即A/O生物法）的处理方法。研究结果表明,石化废水经厌氧处理后,其好氧可生化性提高20％～40％;当厌氧反应器进水有机负荷为5.2kgCOD/m³·d,水力停留时间为24h时,BOD5去除率为85％,COD去除率为83％,油去除率为91.1％;当曝气池污泥负荷为0.45kgCOD/kgMLSS·d,水力停留时间为4h时,BOD₅去除率为94.1％,COD去除率为92.7％,油去除率为96.3％。系统COD总去除率为85％～96％,BOD₅总去除率为95％～99％。A/O生物法为石化废水处理提供了理论依据。     

粉末活性焦强化A/A/O工艺处理煤气化废水的中试研究

煤气化废水水质复杂,是一种典型的难降解工业废水,而常规A/A/O工艺生化处理效率不高,严重制约了此类废水的处理和回用.因此,试验进行了粉末活性焦强化A/A/O工艺处理煤气化废水的中试研究,向好氧池投加粉末活性焦形成生物膜-悬浮污泥复合系统,并将剩余污泥回流至系统前段对原水进行预处理.研究结果表明,在活性焦投加量为250 mg·L-1,系统总HRT为105 h的优化条件下,CODCr、氨氮、总氮的去除率分别为97.4%、98.1%和80.5%,出水浓度分别为76 mg·L-1、0.3 mg·L-1和22.4 mg·L-1,达到《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923—2007)中CODCr≤80 mg·L-1、NH3-N≤15 mg·L-1、TN≤30 mg·L-1的要求.进一步机理研究表明,向好氧池中投加的粉末活性焦可作为微生物载体和菌胶团核心,投加活性焦后,好氧池的活性污泥浓度增加了57.9%.含焦剩余污泥对原水进行吸附预处理,石油类和SS的去除率分别为34.8%和61.5%,降低了废水对生化系统的毒害作用和冲击负荷,从而提高了系统的整体效率.     

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.     

城市污水处理厂抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性基因（ARGs）是一类对自然环境及人体健康造成极大威胁的新型污染物,城市污水处理厂是ARGs的重要源和汇,具有重大潜在生态风险。系统梳理了污水处理过程中不同类型ARGs的组成变化特征和转移机制,提出β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、磺胺类、氨基糖苷类等类型ARGs广泛存在于全球污水处理厂中,但不同类型ARGs的丰度随污水处理过程的变化特征各异,且不同处理单元中的高丰度ARGs存在差异,水平转移是ARGs的主要转移机制。总结了环境条件、进水水质、操作参数等常见因素对ARGs丰度和分布的影响。在此基础上提出,识别具有指示作用的ARGs及其关键影响因素,定量分析各类因素对ARGs丰度、种类及水平转移机制的影响,以及建立ARGs风险评价标准体系是城市污水处理厂监测与控制ARGs潜在生态风险的未来发展方向。

     

A/O生物膜法强化处理石化废水及生物膜种群结构研究

采用A/O生物膜反应器处理石化综合废水.反应器在O段添加装有改性聚氨酯泡沫的多孔塑料球载体,强化有机物的降解效率.反应器进水分别为水解酸化池出水(阶段I),石化工业废水与生活污水比例为3:1(阶段II)以及单纯的石化工业废水(阶段III). 结果表明,尽管进水COD和氨氮波动较大,但出水COD和氨氮的去除率保持稳定,说明生物膜反应器具有较好的抗冲击负荷能力.在HRT为30h, COD和氨氮的去除率为74%~77%和96%~93%,总氮和总磷的去除率为58%和79%.第II阶段进水为工业废水和生活污水混合的处理效果最好,出水COD和氨氮浓度分别为(63±12)mg/L和(0.75±0.28)mg/L.出水总氮主要为硝酸氮,亚硝酸氮的浓度很低(小于0.1mg/L),表明硝化作用进行得较为完全.进水中有机物的分子量主要分布在小于1kDa(70.9%)和大于100kDa(10.4%).出水中大于10kDa的有机物所占比例减小,分子量主要分布在小于1kDa(56.6%)和1~5kDa(26.2%),表明A/O生物膜反应器对大分子有机物的降解较好.454高通量测序结果表明: 生物膜中变形菌门菌群所占比例最大(60.0%),其次是浮霉菌门(16.9%)和拟杆菌门(9.8%).在属的水平检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和亚硝酸盐氧化菌(NOB) Nitrospiraceae Nitrospira以及反硝化菌Azospira和Thermomonas.NOB的比例较高,这与反应器较好的硝化作用相一致.     

氯/氯胺和紫外顺序消毒对管网抗性基因的去除

为探究供水系统中氯/氯胺与低压紫外顺序消毒对抗生素抗性基因(ARGs)分布特征的影响,采用生物膜反应器模拟供水管网,对管网出水和生物膜进行60mJ/cm²低压紫外线(254nm)消毒,并利用高通量定量PCR技术检测模拟管网进、出水及生物膜内的典型ARGs和遗传原件(MGEs).结果表明,管网反应器运行150d,氯和氯胺管网出水ARGs总相对丰度分别为0.13和0.137,生物膜ARGs分别为2.45和0.277,表明供水管网中低剂量的氯或氯胺可有效降低水相和生物膜相中ARGs的相对丰度达90%,且氯胺消毒对生物膜中的ARGs控制作用更显著.氯和氯胺消毒后管网出水再经低压紫外线照射后,ARGs相对丰度分别为0.0682和0.0537,管网生物膜中ARGs的相对丰度分别为2.01和0.194.ARGs与MGEs间的相关性发生显著变化,转座子与strB和mepA的相关性增强,与ermX和tetM相关性减弱,而整合子与acrF、cmlA1-01、oprJ及tolC-01的相关性增强.研究表明,将紫外线消毒工艺设置在用水终端可以显著降低氯和氯胺管网水中ARGs丰度,但对管网生物膜中的ARGs影响较小.     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究

应用A/O生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,从pH、污泥浓度(MLSS)、自由氨(FA)、温度、污泥龄(SRT)、溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)等方面系统的分析了A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要影响因素.结果表明,DO浓度是A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要因素,由FISH检测发现长期控制低DO浓度(0.3～0.7 mg·L-1)可以导致亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘洗,从而实现稳定的亚硝酸盐积累率,试验获得平均亚硝酸氮积累率为85%,有时甚至超过95%.提高DO浓度,1周内亚硝酸氮积累率从85%降到10%,继续维持低DO浓度,大约需要2个污泥龄时间才可重新恢复到较高的亚硝酸氮积累率(＞75%).低DO浓度下,试验初期污泥沉淀性能随着亚硝酸氮积累率的增加而变差,而在试验后期,无论亚硝酸氮积累率多高,污泥沉淀性能一直很好,SVI值处于80～120 mL·g-1