不同消毒方法削減城市污水處理廠尾水中抗生素抗性基因的比較研究.pdf

1、近年來，水環(huán)境中抗生素的檢出不斷被報道，引起了公眾“喝水等于吃藥”的不安反應(yīng)，直接觸動了公眾在水安全領(lǐng)域的敏感神經(jīng)，同時抗生素和抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Gene，ARG)等新型污染物也逐步引起了廣泛關(guān)注?？股乜剐曰蚰茉诃h(huán)境中持久性殘留，并且可在不同環(huán)境介質(zhì)中傳播和擴散，因此抗生素抗性基因作為一種新型環(huán)境污染物已經(jīng)成為環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點之一。污水處理系統(tǒng)中包含的抗生素、整合子、大量微生物等因素都

2、可能會對抗生素抗性基因的形成、水平轉(zhuǎn)移和擴增起到積極作用，因此污水處理廠被認(rèn)為是抗生素抗性基因的一個重要儲存庫。
　　本研究對浙江省境內(nèi)一家城市污水處理廠的二級出水和紫外消毒處理后出水進(jìn)行采樣，對尾水中的抗生素抗性基因（四環(huán)素類:tetA、tetM、 tetO、tetQ、tetW基因;磺胺類:sulⅠ、sulⅡ基因）的豐度進(jìn)行調(diào)查，使用分子生物學(xué)手段進(jìn)行四環(huán)素類和磺胺類抗性基因的定性定量研究，揭示紫外消毒處理對于抗性基因的作用;同

3、時在實驗室條件下對尾水進(jìn)行紫外消毒、氯消毒、臭氧消毒小試試驗，探究不同消毒方法在抗生素抗性基因削減過程中所起的作用，為實際應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。結(jié)果表明:
　　(1)本研究選取的抗生素抗性基因，在不同季節(jié)的污水處理廠尾水中均有檢出，sulⅠ檢出豐度最高，tetW檢出豐度最低。該污水處理廠的消毒工藝能夠削減尾水中的抗生素抗性基因，削減的數(shù)量級在0.04～0.98之間，但尾水抗性基因豐度依然較高，仍然具有潛在的環(huán)境健康風(fēng)險。

4、　　(2)紫外消毒處理過程中，隨著紫外劑量的增加，抗生素抗性基因的豐度指數(shù)遞減(R2=0.68～0.92)。經(jīng)高劑量的紫外消毒，尾水中除tetQ外的四環(huán)素類抗性基因均能被去除至低于檢測限，但磺胺類抗性基因sulⅠ并不能被有效去除，同時經(jīng)紫外消毒處理后磺胺甲惡唑耐藥菌的比例顯著升高（紫外劑量20mJ/cm2時，耐藥菌比例由29.43％上升至52.88％），磺胺類耐藥菌具有UV耐受性可能是導(dǎo)致sulⅠ難以被有效去除的主要原因。在0～5mg/

5、L有效氯濃度下，接觸時間為30min的氯消毒處理過程中，抗生素抗性基因的豐度隨著有效氯濃度的增加呈現(xiàn)線性遞減(R2=0.77～0.99)。高濃度（5～50mg/L有效氯）的氯消毒處理，能基本去除磺胺類抗性基因，但難以完全去除四環(huán)素類抗性基因tetQ，同時低劑量的氯消毒處理后磺胺甲惡唑耐藥菌比例顯著降低，而四環(huán)素耐藥菌比例有所提升，說明氯消毒能夠有效去除磺胺類抗性基因及其耐藥菌，氯消毒處理后仍存在的四環(huán)素耐藥菌可能主要含有tetQ基因。臭

6、氧消毒在濃度為2mg/L時，對于四環(huán)素類抗性基因的豐度均有較高的去除，但繼續(xù)增加臭氧的濃度并未明顯增強去除能力。
　　(3)氯消毒相比于其他兩種消毒方法，更能有效的去除磺胺類抗性基因，在氯濃度為32mg/L時，去除率分別可達(dá)99.21和99.61％。經(jīng)過紫外、氯、臭氧消毒處理，總可培養(yǎng)細(xì)菌、四環(huán)素耐藥菌、磺胺甲惡唑耐藥菌和多重耐藥菌的數(shù)量均有所降低。其中臭氧的殺菌能力最強，當(dāng)臭氧濃度為2mg/L時，可分別降低四環(huán)素耐藥菌和磺胺甲惡

7、唑耐藥菌的濃度2.46、2.10個數(shù)量級。
　　(4)相關(guān)性分析表明，消毒處理過程中，部分抗性基因的豐度和相應(yīng)耐藥菌濃度存在一定的相關(guān)性(P＜0.05);微生物量的減少是消毒處理削減抗生素抗性基因的重要原因之一;Ⅰ類整合子基因intl1在污水處理廠的尾水中，與磺胺類抗性基因sulⅠ顯著相關(guān)(R2=0.83，P＜0.01)，同時在3種消毒處理的進(jìn)程中，包括sulⅠ在內(nèi)的部分抗性基因也與Ⅰ類整合子表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，表明Ⅰ類整合子在抗