氧四环素的微生物燃料电池处理及微生物群落

氧四环素(OTC)作为一种广谱性抗生素而被大量使用,其滥用不仅直接破坏生态系统,更容易引起微生物耐药性和抗性基因污染等问题.本研究利用微生物燃料电池(MFC)处理OTC,研究OTC在MFC不同运行时期的去除率变化情况,发现在运行150 d后,MFC对10 mg·L-1OTC的去除率在132 h达到99.0%.利用高通量测序技术分析并比较了原始接种猪粪与运行150 d后MFC阳极生物膜的微生物群落结构,发现厚壁菌门(Firmicutes)处于优势地位,但相比于原始接种猪粪,MFC生物膜上的变形菌门(Proteobacteria)的丰度从2.84%提高至8.92%~22.75%,此外,真细菌属(Eubacterium)的比例从几乎为0.00%显著提高至20.49%~49.00%.根据现有研究报道,Eubacterium spp.对多种氧杂环芳香族化合物具有一定的生物降解能力,本研究表明Eubacterium spp.可能是一类具有较强OTC降解能力的功能微生物.     

土壤有机质对土霉素在土壤中吸附-解吸的影响

采用批量平衡方法,研究了土霉素在原土及去除有机质土壤中的吸附和解吸.结果表明,土霉素在原土和去除有机质土壤中的吸附和解吸等温线均不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,在不同土壤以及不同土壤处理中的拟合相关系数(r)均达到极显著水平.去除有机质能够降低土霉素在土壤中的吸附容量(lgKf),但增加了吸附强度(1/n).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在所设土霉素浓度范围内,土霉素在褐土和红壤中的平均滞后系数(HIa)分别为0.039和0.015;去除有机质后的褐土和红壤对土霉素的解吸滞后现象显著增强(P<0.01),其HIa分别增加到0.068和0.028.     

Aqueous oxytetracycline degradation and the toxicity change of degradation compounds in photoirradiation process

The extensive use of antibiotics has been a worldwide environmental issue.In this study the fate of oxytetracycline (OTC),under photoirradiation,was investigated.The results showed that OTC photolysis followed first order model kinetics.Direct photolysis rate was found to be dependent on the initial OTC concentration,with k value ranging from 0.0075 to 0.0141 min~(-1),in the OTC concentration from 40 to 10 mg/L.OTC photolysis was highly pH-dependent and strongly enhanced at a high pH value,with a k value...     

高压脉冲放电等离子体对水中土霉素的降解

采用针-板式高压脉冲放电等离子体降解水中土霉素,考察了放电输出功率、空气流量、电极间距、溶液初始浓度、初始pH、初始电导率和添加Fe2+的量对土霉素去除率的影响。实验结果表明,高压脉冲放电等离子体对水中土霉素有较好的去除效率,在初始浓度200 mg/L,放电功率64 W,电极间距8 mm,空气流速0.05 m3/h,初始pH为2.6,初始电导率1.083 mS/cm条件下,反应12 min后,土霉素的去除率可达97%。向溶液中添加Fe2+,可提高土霉素的去除率。TOC随着反应时间的延长逐渐减小,反应12 min时,TOC去除率可达57%,说明大分子物质被降解为小分子物质,部分被完全矿化为CO2和H2O。     

臭氧-过硫酸钠高级氧化降解土霉素废气

为去除禽畜养殖粪便高温堆肥过程产生的土霉素(OTC)废气,采用臭氧-过硫酸钠(O₃/PS)高级氧化方法,在喷淋装置中降解土霉素(OTC)废气。通过对比不同条件下装置对OTC废气的去除率,考察了O₃及PS对OTC废气去除率及耦合作用。结果表明：O₃/PS喷淋塔对OTC去除率可达94.7%,O₃直接氧化作用的加入使OTC的去除率提高了6.2%~15.9%;加入PS后,OTC的去除率增加了13.9%~23.2%,这是由8.6%~13.7%的·OH氧化作用和4.5%~7.5%的${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$氧化作用引起的。结合高分辨液质联用仪(LC-TOF-MS/MS)分析OTC的降解产物,可以看出,OTC在O₃/PS喷淋塔中经过O₃、·OH和${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$的氧化后,生成了4种主要中间产物,即C₂₀H₁₈N₂O₈、C₂₂H₂₀N₂O₈、C₁₂H₁₆O₂和C₁₃H₂₁O₃。由此可知,OTC废气能被喷淋装置有效去除,并被O₃/PS氧化降解。以上研究结果为含OTC废气的产生、检测和处理提供了参考。     

复合菌剂对土霉素菌渣好氧堆肥腐熟及微生物群落结构影响

针对抗生素菌渣中抗生素残留难处理的问题,采用好氧堆肥法将其制成有机肥料,以实现其无害化处理及资源化利用。通过将复合菌剂添加到好氧堆肥体系中,研究其对堆体理化性质、肥效、毒性和微生物群落的影响。结果表明,添加复合菌剂最高温度可达70.55 ℃,比对照组高温期延长了5 d,减少了氮源流失,有机质降解率提高了5.56%,土霉素降解率高达98.86%,使堆肥产品达到安全水平。此外,复合菌剂提高了堆肥中放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,与堆体升温正相关的嗜热菌属(Thermophilic bacteria genera)丰度显著增加(P<0.01),而致病细菌相对丰度下降。细菌群落相关性分析结果表明,接种菌剂既增加了微生物活性,降低了细菌群落的复杂度,又为优化建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础。本研究可为抗生素降解菌渣在堆肥中的应用提供参考。     

体系含固率对土霉素菌渣厌氧消化的影响

针对抗生素菌渣危害性大、处理处置困难等的问题,采用厌氧消化技术可在降低污染物的同时产生清洁能源,是实现抗生素菌渣减量化、资源化和无害化处理的重要途径。含固率(TS)是厌氧消化的重要影响因素之一,通过改变体系的含固率,研究其对土霉素菌渣厌氧消化系统的影响。结果表明,系统内氨氮、挥发性脂肪酸(VFAs)均随TS的增加而增加,当氨氮浓度大于2 000 mg·L⁻¹、VFAs大于4 000 mg·L⁻¹时,会对系统产生明显的抑制作用。系统稳定性能、产气效率以及有机物去除效率均随TS的增加而降低。TS为4%的反应组在各方面均优于其他组,且其中残留的土霉素去除效率最高,可基本实现菌渣的无害化处理。对体系内优势微生物群落进行分析发现,产甲烷菌的优势菌群以Methanosarcinaceae和Methanosaetaceae为主,可知,土霉素菌渣的厌氧发酵以乙酸型发酵为主。本研究结果可为厌氧消化技术在抗生素菌渣处理处置中的应用提供理论参考。     

新型旋流式涡流空化器的流场仿真及该空化器对废水中土霉素的去除效果

为有效去除废水中的残留抗生素,设计了一种由涡流腔与螺旋线流道相组合的新型旋流式涡流空化器。运用ANSYS流场计算软件仿真该涡流空化器核心部件流场的绝对压力;研究了不同溶液初始pH值、土霉素初始质量浓度、降解时间及温度控制范围等条件下该旋流式涡流空化器对水中土霉素的去除效果;用亚甲基蓝法检测该旋流式涡流空化器产生的羟基自由基质量浓度,初步推断其降解土霉素的机理。结果表明：本研究中设计的新型旋流式涡流空化器在局部区域可形成远低于饱和蒸汽压的低压区域,具有较明显的涡流空化效应;酸性和中性条件有利于涡流空化器中土霉素的降解,但总体上,溶液初始pH值对降解率影响不大;随土霉素初始浓度的增大,土霉素的降解率相应下降;在最初10 min内土霉素的降解速率较快,随后变慢,至50 min时初始质量浓度2 mg·L⁻¹的土霉素溶液的降解率为76.45%;控制溶液温度在25~50 ℃时,对土霉素的降解更有利;该旋流式涡流空化器产生的羟基自由基质量浓度为4.58 μmol·L⁻¹,由此可推断,土霉素的降解可能主要在羟基自由基的强氧化作用下完成。涡流空化法降解抗生素技术可为废水中抗生素的去除提供一种新的途径。     

抗生素对海洋厌氧氨氧化菌处理海产养殖废水的短期冲击及脱氮动力学

为解决海产养殖废水中含有的高浓度盐分及多种抗生素对生物脱氮系统稳定性的冲击,研究了3种抗生素(恩诺沙星、土霉素和磺胺甲恶唑)短期冲击下,海洋厌氧氨氧化菌(MAB)处理海产养殖废水(盐度3.5%)时的脱氮抑制特性。结果表明：当抗生素质量浓度为250 mg·L⁻¹时,首先观察到土霉素对MAB活性的明显抑制,总氮去除负荷从1.153 kg·(m³·d)⁻¹降至1.067 kg·(m³·d)⁻¹,而此时磺胺甲恶唑和恩诺沙星没有对MAB产生明显抑制;当磺胺甲恶唑和恩诺沙星的质量浓度为500 mg·L⁻¹和750 mg·L⁻¹时,MAB脱氮过程出现了抑制,抑制程度分别为6.05%和4.25%;当质量浓度为1 000 mg·L⁻¹时,恩诺沙星、土霉素和磺胺甲恶唑的抑制程度分别为15.68%、22.13%和55.44%。在盐度3.5%的高盐环境中,3种抗生素对MAB的短期抑制程度为：土霉素>磺胺甲恶唑>恩诺沙星。其中,土霉素对MAB的半抑制浓度为905.73 mg·L⁻¹。Remodified Logistic模型和Modified Gompertz模型可用于分析抗生素胁迫下的MAB抑制过程。模型拟合预测的TNRE_max值与实验结果一致,预测的R_max值表明添加不同浓度的抗生素后都会降低MAB的最大基质去除速率。本研究可为厌氧氨氧化技术在海产养殖废水处理中的应用提供参考。     

圩区河道底泥腐殖酸对重金属和抗生素的共吸附

为识别重金属、抗生素与腐殖酸之间的相互作用,提取圩区河道底泥中腐殖酸,以铜(Cu2+")与土霉素(OTC)及诺氟沙星(NOR)作为探针物,研究了腐殖酸在单一Cu2+体系、单一OTC体系、单一NOR体系以及Cu2++ OTC和Cu2+ NOR共存体系下的吸附行为,利用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射和BET等方法进行了物相...