锰氧化物改性生物炭基质材料对典型喹诺酮类抗生素的吸附及其在人工湿地的应用

以废弃花生壳为原料,制备锰氧化物改性生物炭球（MBCB）用于去除水中的环丙沙星（CIP）和恩诺沙星（ENR）,探究MBCB对CIP和ENR的吸附特性及在人工湿地中的应用效果.结果表明,负载锰氧化物的MBCB对CIP和ENR的吸附过程分别符合准一级和准二级动力学模型,混合吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich等温模型都可以较好地拟合MBCB对CIP和ENR的吸附过程,在25℃条件下,通过Langmuir模型拟合出的对CIP和ENR的最大吸附量分别为3.84 mg·g^-1和2.01 mg·g^-1.MBCB对CIP和ENR的吸附过程主要受到内扩散和边界层扩散的控制,是自发的吸热过程,氢键和静电相互作用参与到吸附过程当中.添加MBCB作为基质的人工湿地对CIP和ENR的平均去除率达70.7%和62.9%,分别为对照组的1.625倍和1.719倍.同时,添加MBCB的湿地微生物丰度和多样性所受影响相对较小,这说明MBCB能缓解人工湿地中CIP和ENR的毒性,保证人工湿地对抗生素的去除效果.     

抗生素抗性基因(ARGs)——一种新型环境污染物

抗生素的环境污染与生态毒性近年来引起了日益广泛的关注.水产养殖和畜牧业抗生素长期滥用的直接后果,很可能诱导动物体内抗生素抗性基因,经排泄后将对养殖区域及其周边环境造成潜在基因污染.抗性基因还极有可能在环境中传播、扩散.对公共健康和食品、饮用水安全构成威胁.为此,提出了将抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,对该类污染物在环境中的来源、潜在的传播途径以及国内外相关研究进展进行综述,指出了当前形势下我国开展环境中抗生素抗性基因污染研究的必要性,建议尽快从国家层面上系统进行抗生素抗性基因的环境污染机理与控制对策研究.     

基于不同自由基的高级氧化技术对水中诺氟沙星的去除效果

抗生素在水中的赋存浓度较低,难以被常规的城市污水处理系统有效去除。考察了紫外光联合氯(UV/氯)、双氧水(UV/H2O2)、过硫酸盐(UV/PS) 3种高级氧化体系对诺氟沙星(NFX)的去除效果。结果表明:UV/氯体系降解NFX相比于其他2种具有显著的高效性,当溶液初始pH为7、氯浓度为30 μmol/L时,NFX在2 min内的去除率可达98.67%,相同氧化剂浓度下,UV/H2O2和UV/PS体系10 min内对NFX的去除率仅为41.41%和65.73%;对于UV/氯体系,NFX的去除率随氯浓度的升高而上升,同时考虑成本,最优氯浓度为30 μmol/L;pH影响3种体系对NFX的去除速率,但效果不同,对于UV/氯体系,强碱性条件有利于NFX的去除,对于UV/H2O2和UV/PS体系,中性及弱碱性更有利于NFX的去除;水体基质Cl-对UV/氯体系去除NFX有抑制作用,但对UV/H2O2和UV/PS体系影响不大; HCO 3 - 对3种体系去除NFX均有抑制作用。     

九孔鲍肠道及其养殖水体中异养细菌抗药性研究

为了解鲍鱼养殖环境中异养细菌的抗药性,对自广东汕尾粤顺鲍鱼养殖场九孔鲍养殖环境及其肠道中的异养细菌进行了分离鉴定,并对所分离鉴定的菌株进行了四环素等16种抗生素的抗药性试验、结果表明,鲍鱼养殖水体的异养细菌主要由鞘氨醇单胞Sphingomonas paucimobilis、巴斯德氏菌属Pasteurella sp、莫拉氏菌属Moraxella sp、假单胞菌属Pseudomonas sp、弧菌属Vibrio minicus等9种组成;鲍鱼消化道异养细菌类群菌株则由鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas sp、气单胞菌属Aeromonas sp、黄杆菌属Flavobdcterium sp等7种组成。抗药性试验揭示,大多数异养菌菌株对四环素、青霉素G、卡那霉素、丁胺卡那霉素和新生霉素均产生了抗药性,而对氟哌酸、红霉素、氯霉素以及环丙沙星等的抗药性则相对较弱。     

典型可溶有机质与磺胺二甲嘧啶的络合作用研究

以藻源有机质(AOM)和腐殖酸(HA)作为典型生物大分子可溶有机质(DOM)和腐殖化DOM,采用荧光猝灭滴定和光谱分析考察磺胺二甲嘧啶(SMZ)与DOM的络合作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示AOM荧光组分主要由类酪氨酸和类色氨酸物质组成,而类富里酸和类腐殖酸物质是HA荧光组分的主要构成.4种荧光组分可与SMZ发生不同程度的静态猝灭,且猝灭过程中DOM分子构象改变.同步荧光光谱结合二维相关图谱进一步发现类酪氨酸优先于类色氨酸组分与SMZ发生络合作用.Ryan-Weber非线性模拟拟合表明AOM中各荧光组分与SMZ的络合稳定常数(logK)大小为:类富里酸(3.33)类酪氨酸(3.12)类色氨酸(2.15)类腐殖酸(1.57);而HA中大小为:类富里酸(3.06)类腐殖酸(2.02).总体上生物大分子DOM对SMZ的亲和力高于腐殖化DOM.DOM与SMZ的相互作用可改变水环境中抗生素的形态和归趋,影响其生物有效性和生态毒性.     

制革废水处理过程中磺胺类抗生素和抗性细菌的分布特征

针对两家制革厂废水处理过程中3种磺胺类抗生素和磺胺类抗性细菌的丰度和分布特性以及两个不同工艺污水处理厂对抗生素的去除规律做了相关研究.结果表明,3种抗生素在两家制革污水处理过程中均有检出,水样中3种抗生素的总质量浓度在59.1~706.7 ng·L~(-1)之间;两家制革厂废水处理剩余污泥中3种抗生素的总含量分别为4 388 ng·kg~(-1)和2 979.4ng·kg~(-1),与市政污水处理厂中的抗生素含量相差不大.不同的污水处理工段对3种抗生素去除效果不同,但去除效率均大于70%.生物处理单元对抗生素的去除率相对较高,而厌氧池是去除抗生素的主要阶段(去除率50%).两个制革厂的进出水和剩余污泥中共筛选出8株抗性细菌,这8个分离菌株可分为5个菌属.进出水中的抗性细菌含量介于9.37×10~3~5.08×10~5CFU·mL~(-1)之间,剩余污泥中的磺胺类抗性细菌含量较高分别为1.17×10`7CFU·g~(-1)和7.2×10~6CFU·g~(-1).两个制革污水处理厂对磺胺甲唑抗性细菌的去除率分别达到了1.34 log和2.15 log.     

我国典型区域地表水环境中抗生素污染现状及其生态风险评价

为了解我国典型地表水环境中抗生素污染现状与生态风险,本文通过历史数据收集,利用风险商评价模型(RQ)与风险简单叠加模型(RQSUM)对我国5个典型地表水环境中丰水期的抗生素污染进行生态风险评价.结果表明:①5个区域内地表水在丰水期(4～9月)主要受到8种抗生素污染的生态风险,分别是磺胺甲基异噁唑(SMX)、磺胺甲基嘧啶(SM)、红霉素(ETM)、罗红霉素(RTM)、四环素(TC)、氧土霉素(OTC)、诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL);②5个区域内首要的抗生素污染类型为SMX和ETM,SMX对长江三角洲和巢湖流域的RQ_(SUM)贡献率分别为91. 1%和98. 5%,ETM对江汉平原、珠江三角洲和黄河三角洲的RQ_(SUM)贡献率分别为94. 4%、81. 8%和60%;③根据RQSUM值大小对5个区域内受到抗生素污染的生态风险由高到低排序为:江汉平原(20. 204)长江三角洲(8. 769)巢湖流域(2. 692)黄河三角洲(1. 943)珠江三角洲(1. 222).     

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

四环素对大肠杆菌抗生素抗性基因进化的影响

为了解环境中低浓度抗生素对抗生素抗性发展的影响,以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为基础材料,通过亚抑菌浓度四环素处理,得到由敏感到抗性的菌株,研究了四环素对大肠杆菌产生抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,采用同位素标记相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ),分析四环素处理前后,大肠杆菌总蛋白差异表达情况.结果表明,大肠杆菌经1/2MIC浓度的四环素诱导,20 d后可由敏感转至耐药,表明环境中的低浓度四环素的刺激对大肠杆菌耐药性的形成影响较大.并且,检测到四环素抗性基因tetA、tetE和tetZ,β-内酰胺类抗性基因blaTEM和blaFOX,多重耐药性基因acrA、marA和marR.蛋白结果表明大肠杆菌在四环素胁迫下以特定的节能存活模式,通过诱导细胞防御和修复系统来应对环境压力,并表现出对离子传输的严格调节,来抵抗四环素毒性的影响.研究结果为进一步解析环境中抗生素胁迫的抗性机制提供了参考.     

生物炭施用及老化对紫色土中抗生素吸附特征的影响

以长江上游低山丘陵区典型坡耕地石灰性紫色土为研究对象,采用更接近实际田间土壤含水量条件的土水比(1 g∶1 mL,并对比1 g∶10 mL),通过批量平衡吸附实验,系统研究了施用新鲜生物炭(0%、1%和5%,质量分数)及田间老化作用(1 a)对3种抗生素(磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考)在低浓度条件下(0～5 mg·L~(-1))吸附特征的影响规律.结果表明,5种供试土壤中3种抗生素的吸附等温线均能被线性方程和Freundlich模型较好地拟合,且吸附过程中吸附自由能ΔG~θ在-0. 39～11. 53 kJ·mol~(-1)之间,表明对照土及施炭土对3种抗生素的吸附都以物理吸附为主;生物炭的施用能显著增加紫色土对3种抗生素的吸附,其中对K_(ow)值较小的磺胺二甲基嘧啶和氟苯尼考的增加幅度更大,生物炭施用比例越高则提高幅度越大;生物炭新鲜施用时效果更好,而老化后这种增强作用明显减弱.老化施炭土吸附平衡溶液的荧光峰响应强度均低于新鲜施炭土,故新鲜施炭土和老化施炭土的吸附性能差异可能是由于后者的生物炭所含不稳定、可溶解的有机质组分经老化后减少所致.