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...     

宏基因组方法分析医药化工废水厂中抗生素耐药菌及耐性基因

废水厂是抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的巨大储存地.为调查医药化工废水处理厂中的ARB和ARGs,采用了宏基因组技术对医药化工废水中的活性污泥进行取样分析.结果显示,医药化工废水厂微生物组成主要是细菌类,主要细菌门是Proteobacteria,主要属是Hyphomicrobium,主要种是Hyphomicrobium zavarzinii.共检测到74类ARGs,最主要的类型是sav1866、dfr E和mfd.网络分析揭示了ARGs与微分类单元之间的共存模式,即ARGs与废水厂中属级的微生物分类群高度相关.抗生素特异的外排泵是该微生物群落主要的抗生素耐药机制,并且外排泵中耐药结节化细胞分化家族(RND)外排泵占主要部分.该微生物群落最主要的功能通路是代谢相关,并存在许多与人类疾病相关的基因,其中主要是细菌感染性疾病.结果表明,医药化工废水厂蕴藏着丰富的ARB和ARGs,ARGs的累积会增加潜在环境风险,需要加强对医药化工废水厂中ARB和ARGs的监控,并且ARB和ARGs的分析研究对于选择深度处理技术来有效去除ARB和ARGs具有重要的指导意义.     

人工湿地去除畜禽养殖废水中磺胺类抗生素抗性基因研究

采用垂直潜流人工湿地研究了畜禽养殖废水中磺胺类抗生素抗性基因(ARGs)在人工湿地中的去除及累积情况.结果表明,畜禽养殖废水中的3种磺胺类ARGs(sul Ⅰ,sul Ⅱ及sul Ⅲ)的平均绝对含量分别为1.15×1010、7.51×1010及7.51×107 copies/L.通过湿地系统处理后sul Ⅰ、sul Ⅱ及sul Ⅲ的平均去除率分别为89％、88％及84％.在系统运行末期,湿地表层土壤和底层土壤中sul Ⅰ、sul Ⅱ及sul Ⅲ的绝对拷贝数和相对表达量均有明显的升高.结果表明,人工湿地系统可有效降低畜禽养殖废水中ARGs含量.     

东洞庭湖表层水体中抗生素及抗性基因的赋存特征与源分析

抗生素抗性基因（ARGs）是一类新兴污染物,广泛存在于多种环境介质中.湖泊水环境由于污染物循环速度低而可以长期储存ARGs.因此,ARGs领域的研究人员非常关注湖泊水环境的研究.然而,以往的研究多集中于湖泊内ARGs的污染水平,污染来源仍不确定.东洞庭湖是国家级自然保护区,在保护生态环境和调节长江洪水径流方面发挥着重要作用.为了探究东洞庭湖表层水体中抗生素及ARGs的赋存特征、分析ARGs与环境参数（如抗生素）之间的相关性以及了解陆地污染源对湖内ARGs的贡献,于2019年11月采集东洞庭湖表层水和陆地污染源（水产养殖区和污水处理厂）样品,利用超高效液相色谱串联质谱仪和荧光定量PCR技术分别检测抗生素和ARGs,同时测定水质参数并进行冗余分析.结果表明:①东洞庭湖表层水体中抗生素浓度水平处于ND（未检出）~486.59 ng/L,氧氟沙星浓度最高,且抗生素的浓度水平与周边污染源密切相关.②ARGs检出率均为100%,基因sul2的浓度高于其他基因,平均浓度为1.3×103 copies/mL,ARGs污染水平受到沿湖污染源的影响.③污水处理厂对ARGs具有一定的去除效果,然而,它们不能完全去除ARGs,甚至可能会增加ARGs传播的可能性,且污水处理厂出水ARGs对湖内ARGs的贡献远高于水产养殖区.④ARGs与抗生素的冗余分析结果符合ARGs在其对应抗生素选择性压力下的特征,对ARGs丰度影响最重要的4个水质参数分别为总磷（贡献率为28.9%）、电导率（贡献率为15.4%）、硝酸盐氮（贡献率为13.3%）和温度（贡献率为12.7%）.研究显示,氧氟沙星和罗红霉素是主要抗生素,磺胺类和四环素类抗性基因浓度水平较高,ARGs的丰度不仅与其对应抗生素的选择性压力有关,还与一些环境因素的压力密切相关.      

生物电化学系统去除抗生素研究进展

本文介绍了生物电化学系统(BES)对抗生素的去除性能,总结了反应过程对微生物电解电池(MEC)性能和微生物燃料电池(MFCs)产电的影响,分析了BES耦合系统的处理效率,探讨了耐药细菌(ARB)和抗生素耐药性基因(ARGs)的归趋。分析认为：在MEC中,外加电压的大小影响抗生素降解效率,阴极提供电子并还原抗生素;抗生素的有效去除主要依靠BES中的共代谢降解或阳极直接氧化,抗生素可以充当唯一电子供体并且作为MFC发电的唯一碳源;在没有外接电源的情况下,一些耦合系统对抗生素的去除更为节能高效;降解抗生素的过程中,低电流可以促进ARGs通过垂直基因转移(VGT)和水平基因转移(HGT)传播,高电流则有望消除ARB和ARGs。     

环境中抗生素抗性基因丰度与抗生素和重金属含量的相关性分析:基于Web of Science数据库检索

抗生素和重金属是两种重要的环境污染物和耐药性选择压力源,但低含量水平下其对环境微生物种群耐药性水平的影响尚不明确.本文全面检索了截至2020年1月1日发表在Web of Science数据库中同时监测了抗生素抗性基因（ARGs）丰度、抗生素含量或重金属含量的研究文献,提取相关数据,利用统计回归方法调查环境介质中3个参数的相关关系.结果表明,除废水外,地表水、沉积物和土壤等环境介质中,即使在非常低的抗生素含量水平下,抗生素选择压力也会对ARGs丰度的增加产生显著的统计效应（P<0.05）.不同类别抗生素对耐药基因表现出不同程度的选择和富集作用.重金属含量以及抗生素含量和重金属含量的交互作用对ARGs的传播也具有显著影响（P<0.05）.水相和固相环境样本的多变量统计回归模型的最终R²分别为0.482和0.707,比单变量回归的R²更高,能更好地解释ARGs丰度的差异,但环境中还存在其他可能影响ARGs丰度的因素.本文的研究结果可为环境中抗生素耐药性风险评估及传播控制提供支撑.     

制药废水中抗生素抗性的污染特征、检测手段和控制方法

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌（ARBs）及抗性基因（ARGs）等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生素、ARBs和ARGs的污染特征,知晓检测和控制废水中抗生素抗性污染的方法,对于削减环境中的抗生素和ARGs,评估抗生素抗性的生态风险至关重要.针对制药废水处理厂（PWWTPs）环境中的抗生素抗性污染问题,讨论了制药废水中的抗生素、ARBs和ARGs的污染现状;概述了制药废水环境中抗生素抗性的不同评估方法;最后对PWWTPs中常用去除抗生素及ARGs的废水处理技术进行了概述,以期为环境中抗生素及抗性基因的生态风险评价及科学防治提供理论依据.     

厌氧消化对抗生素抗性基因消减作用研究进展

由于抗生素滥用而诱导出的抗生素抗性基因（ARGs）是一类新型环境污染物。ARGs在环境中的传播和扩散能力极强,其能够使细菌产生耐药性,对环境具有极大的生态风险,因此必须消减或去除环境中的ARGs。厌氧消化（AD）是一种将有机废弃物进行资源化利用且应用非常广泛的重要技术。研究表明,有机废弃物中很多抗性基因在AD处理后的丰度明显下降,说明AD过程对ARGs具有一定的去除效果。因此,AD可在转化有机废弃物为清洁能源的同时能够消减ARGs,对ARGs在环境中的传播扩散具有一定的控制作用。结合最新研究对AD消减ARGs的影响因素进行了成果总结,其中包括发酵条件设定、物料预处理、促进剂和抑制剂等因素,为AD高效消减ARGs提供理论参考。     

宁夏养鸡场粪污和周边土壤中抗生素及抗生素抗性基因分布特征

畜禽粪便中的抗生素及其抗性基因（ARGs）具有潜在的生态风险.为揭示宁夏养鸡场鸡粪和养殖场周边土壤中抗生素和ARGs的分布特征,以宁夏12家不同规模蛋鸡养殖场中鸡粪、周边及施用鸡粪的土壤为研究对象,采用超高效液相色谱-串联质谱法和高通量荧光定量法进行调查研究.结果表明：①鸡粪中四环素类、氨基糖苷类和磺胺类是优势抗生素.不同养殖期鸡粪中抗生素种类和含量不同,育雏期抗生素种类较多和平均含量较高,初产期相反.②周边土壤中仅距离养鸡场20 m处检测到少量抗生素,养殖场对周边土壤中抗生素的分布影响较小;施用鸡粪的土壤中喹诺酮类抗生素含量明显增加.③鸡粪中共检测到ARGs亚型132~168种,主要是氨基糖苷类和四环素类ARGs.育成期ARGs数目最多,初产期最少;育雏期各类ARGs总丰度最高,终产期相反.所有养殖期鸡粪中共存ARGs有110种.④养鸡场周边及施用鸡粪的土壤中共检测到ARGs亚型23~105种,其中氨基糖苷类ARGs数目最多,其次是多药类.养殖场周边土壤中ARGs数目和相对丰度随距养殖场距离的增加而逐渐减少;施用鸡粪的土壤中ARGs数目和相对丰度都明显增高,但低于距离养殖场20 m的土壤.⑤鸡粪中β-内酰胺酶类、氨基糖苷类和大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素B类（MLSB） ARGs都存在水平移动风险;土壤中氯霉素类ARGs存在水平移动风险.鸡粪中ARGs与其对应抗生素含量间相关性不显著.⑥不同类型ARGs之间具有相关的共现性：鸡粪中氨基糖苷类ARGs相对丰度与β-内酰胺酶类和可移动元件（MGEs）、多药类与万古霉素类等均呈显著正相关;土壤中氨基糖苷类ARGs相对丰度与四环素类、万古霉素类、磺胺类和MLSB类、四环素类与MLSB类等呈极显著正相关.土壤中各类ARGs相对丰度间的共现性明显强于鸡粪.本研究可为养鸡场选址、蛋鸡规模化养殖抗生素种类及剂量的选择和鸡粪施用提供理论依据.     

厌氧消化对餐厨垃圾中抗性基因消减作用研究进展

餐厨垃圾是抗生素抗性基因（ARGs）重要的储存库,其资源化利用存在潜在的环境风险. 厌氧消化（AD）技术可同时实现资源回收和ARGs去除,是当前主要的餐厨垃圾资源化技术. 但AD对ARGs的去除能力有限,沼渣农用的安全性仍受到质疑. 如何提高AD过程中ARGs的去除效果是实现餐厨垃圾高效安全生物转化的关键. 总结了ARGs在餐厨垃圾中的传播途径与机制,讨论了AD过程不同工艺参数对餐厨垃圾中ARGs传播的影响,阐述了外源添加剂及原料预处理等策略强化ARGs去除的研究进展,分析了ARGs在餐厨垃圾AD过程中的迁移规律和去除机制,主要包括微生物群落结构演替、可移动遗传元件变化和环境因素变化. 最后,在已有研究基础上对未来提升餐厨垃圾AD过程中甲烷产率和ARGs去除效果进行了展望并提出建议.     

潮汐-复合流人工湿地系统优化及对抗生素抗性基因的去除效果

抗生素抗性基因随废水排放传播扩散,对环境生物和民众健康构成严重威胁.针对废水中抗性基因的深度去除值得重点关注.在前期研究中发现潮汐流人工湿地能有效去除废水中多种氮素.本研究通过增加隔板和种植植物等方式进一步优化潮汐流人工湿地系统,并考察了工艺优化对抗性基因去除和脱氮功能微生物的影响机制.结果表明,同时增加隔板和种植植物后的潮汐-复合流人工湿地系统能有效提高抗性基因的去除效率,在增加隔板和种植植物组对7类21种抗性基因去除率最高达到83.82%~100.0%,显著高于单一增加隔板或种植植物组.从湿地基质和植物中的抗性基因绝对丰度对比可以看出,增加隔板能促进湿地基质中抗性基因量积累,而植物对抗性基因吸附也是其去除途径之一.同时,结合氮循环功能基因测序结果显示,湿地系统优化能提高基质中硝化和反硝化功能微生物物种多样性和丰富度,这与优化系统对废水中硝化量、反硝化量和总氮的去除率相对更高结果一致.     

人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

石化废水处理厂中耐药菌和耐药基因的分布特征与去除效能解析

抗生素耐药性污染已成为全球新兴环境问题之一.本研究选取某座石化废水处理厂,对耐药菌（ARB）和3种形态耐药基因（ARGs）：细胞内耐药基因（iARGs）、细胞外附着态耐药基因（aeARGs）和游离态耐药基因（feARGs）的分布特征与去除效能开展研究.结果表明,废水处理厂中检出四环素、磺胺和氨苄西林这3类ARB,其绝对浓度为8.45×10²~2.38×10⁵ CFU·mL^-1.厌氧处理可使这3类ARB绝对浓度下降0.04 lg~0.21 lg;曝气和沉淀处理对ARB的影响因其类型而异;出水ARB绝对浓度高出进水水平0.12 lg~0.63 lg.活性污泥中aeARGs和iARGs绝对丰度分别为1.96×10⁷~3.02×10¹⁰ copies·g^-1和5.22×10⁷~4.15×10¹⁰ copies·g^-1;而废水中feARGs绝对丰度为5.90×10⁸~1.01×10¹² copies·L^-1.厌氧处理可去除0.13 lg~0.65 lg aeARGs和0.04 lg~0.28 lg iARGs;曝气和沉淀处理对aeARGs和iARGs的去除效果受ARGs类型和形态影响;出水中feARGs绝对丰度较进水升高0.06 lg~0.81 lg.冗余分析表明,ARB浓度与COD、Cl^-和总氮浓度显著正相关（P<0.05）;aeARGs丰度与COD和总氮浓度显著正相关（P<0.05）;iARGs和feARGs丰度均与重金属浓度显著正相关（P<0.05）.本研究证实了石化废水处理厂具有ARB和不同形态ARGs的富集风险,并为特种工业废水耐药性污染研究与防治提供理论基础.     

人工湿地脱氮影响因素及强化措施研究进展

系统梳理了近年来国内外有关人工湿地脱氮影响因素及强化脱氮措施的研究进展。详细阐述了人工湿地中植物吸收、基质吸附和微生物氨化、硝化与反硝化及厌氧氨氧化的脱氮机理;分析了进水碳氮比(C/N)、水力停留时间(HRT)、植物种类、湿地运行方式、温度、pH和溶解氧(DO)浓度等主要因素对脱氮效率的影响;在此基础上,综述了外加碳源、优化植物配置、新型基质开发、人工增氧和保温等强化脱氮的具体措施及其效果;最后对人工湿地脱氮的研究发展方向进行了展望。     

不同进水方式人工湿地除污效率对比分析

研究了人工湿地在间歇流、连续流进水方式下处理生活污水的效率．并进行了对比分析。在平均水力负荷4.8cm／d时，间歇流和连续流人工湿地COD平均去除率分别为78％和64％；NH3-N平均去除率分别为60％和44％；TP平均去除率均为53％。结果表明，间歇流进水能够提高床体内的含氧量，缓解植物根系放氧不足．提高了污染物去除率。     

新型废水处理工艺--人工湿地的设计方法

根据水流形态的不同,人工湿地可以分为地表流工艺和地下潜流工艺,人工湿地实际上是一种推流式生物反应器,一般利用芦苇作为供氧手段,人工湿地具有良好的净化废水功能,BOD去除率达85—95％,SS去除率达90％,氨氮和磷的去除率约为40—50％,而其基建和运行费用仅为传统二级处理的1/10—1/2.本文介绍了人工湿地的设计方法.     

人工湿地在应用中存在的问题及解决措施

人工湿地是近几十年发展起来的一种污水生态处理工程技术,它将污水处理和环境生态有机地结合起来,在有效处理污水的同时也美化了环境,创造了生态景观,带来了环境效益和一定的经济效益.人工湿地自发展以来,以其独特的优势广受人们关注,并广泛应用于处理生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水等.但是人工湿地在实际应用过程中也暴露出了很多问题,如易受气候条件和温度的影响,基质易饱和易堵塞,易受植物种类影响,占地面积较大,管理不合理,设计不规范,生态服务功能单一等,这些问题在一定程度上影响了人工湿地对污水的处理效果,缩短了人工湿地的使用寿命,阻碍了人工湿地的推广应用.针对目前人工湿地在应用中存在的这些问题提出了相应的解决措施,提高人工湿地对污水的处理效果,期望能够为人工湿地的应用及推广提供参考.     

垂直流人工湿地水力学特点对污水净化效果的影响

通过在污水中加入示踪剂,研究了人工湿地的水力学特点及其对污水净化效果的影响规律.结果表明,影响水力学各特点的主要原因是湿地植物根系所造成的物理学和生物学上的效应.水力学各特点与污水净化效果之间存在着密切关系:出水快、出水量大的系统具有较好的净化效果;除无植物系统外,停留时间较长的系统有较好的净化效果;容水体积大的系统净化效果也较好;水力负荷则主要通过影响其他各水力学特点而影响净化效果.结果表明,对水力学特点的优化将极大地促进污水净化效果的提高.