四環(huán)素與胞外聚合物的相互作用及其對污泥耐藥性的影響.pdf

1、四環(huán)素是常用抗生素之一，在水環(huán)境中殘留的四環(huán)素會使四環(huán)素耐藥細菌和四環(huán)素耐藥基因增殖，給人體健康及疾病治療造成極大的威脅。胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，簡稱EPS)是圍繞在活性污泥細胞周圍的復(fù)雜的高分子聚合物，四環(huán)素進入細胞之前必須通過胞外聚合物，然而四環(huán)素和胞外聚合物如何進行相互作用以及四環(huán)素對活性污泥四環(huán)素耐藥菌及耐藥基因的產(chǎn)生及影響尚不清楚。論文以實驗室四個運行條件相同的SBR反

2、應(yīng)器中培養(yǎng)的好氧活性污泥為研究對象，采用加熱提取法提取活性污泥胞外聚合物，并測定了EPS的主要組分多糖、蛋白質(zhì)和DNA的含量;然后研究了在不同四環(huán)素濃度作用及不同濃度的幾種金屬離子(Ca、Mg、Cu、Cd和Cr)與四環(huán)素共存狀態(tài)下，EPS、四環(huán)素耐藥菌(Tetracycline Resistant Bacteria,TRB)與四環(huán)素耐藥基因(Tetracylcine Resistant Genes，TRGs)的含量變化，并用SPSS對三

3、者之間的關(guān)系進行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明:隨著4個反應(yīng)器中四環(huán)素濃度的增加，EPS總量逐漸增加;隨著運行時間的延長，EPS總量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。TRB的菌落數(shù)迅速上升，特別是與四環(huán)素接觸時間為20-25d時，TRB的菌落數(shù)明顯增加。泥相中TRB菌落數(shù)比水相中TRB菌落數(shù)增加明顯。用熒光定量PCR測定了3類基因的含量，發(fā)現(xiàn)外排泵基因＞核糖體保護基因＞四環(huán)素降解酶基因。4個SBR反應(yīng)器中泥相中TRGs數(shù)量顯著增加。EPS與TC，TRB的

4、相關(guān)程度較高，相關(guān)系數(shù)分別為R2=0.795(p＜0.05)，0.995(p＜0.01)，但EPS與TRGs的相關(guān)程度較低(R2=0.223，p＞0.05)。在幾種金屬離子與四環(huán)素共存情況下，EPS含量隨著四環(huán)素與金屬離子濃度的增加而減少，Ca2+，Mg2+與四環(huán)素共存比Cd2+，Cu2+，Cr6+與四環(huán)素共存對EPS的影響大。四環(huán)素與Ca2+，Mg2+離子共存條件下，總四環(huán)素耐藥菌菌落數(shù)隨著四環(huán)素與Ca2+，Mg2+離子濃度的增加而減

5、少;四環(huán)素與Cd2+，Cu2+,Cr6+離子共存條件下，總四環(huán)素耐藥菌菌落數(shù)隨著四環(huán)素與Cd2+,Cu2+,Cr6+離子濃度的增加先增加后減少。四環(huán)素與幾種金屬離子共存情況下，四環(huán)素耐藥基因的含量變化隨著其濃度的增加呈現(xiàn)，先小幅度減小后大幅度增加的趨勢。在四環(huán)素與幾種金屬離子共存情況下，EPS與四環(huán)素和金屬離子呈高度負相關(guān)(R2=-0.800(p＜0.05);R2=-0.799(p＜0.05))，與TRGs呈負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為(R2

6、=-0.604(p＜0.05);R2=-0.629(p＜0.05))但EPS與TRB呈高度正相關(guān)(R2=0.763(p＜0.05);R2=0.808(p＜0.05))。
　　在此基礎(chǔ)上進一步用CLSM和FTIR從結(jié)構(gòu)上分析了EPS與四環(huán)素相互作用的特性。通過觀察活性污泥胞外聚合物的CLSM圖，可以看出EPS及其主要組分蛋白質(zhì)，β-多糖的空間分布情況;隨著四個反應(yīng)器中四環(huán)素濃度的增加，EPS及其組分蛋白質(zhì)，β-多糖的變化情況與用化學(xué)

7、方法測定的EPS及組分含量變化趨勢相同。通過傅里葉紅外光譜可以得到EPS主要組分的大致含量，其測定結(jié)果可以與化學(xué)方法及CLSM圖相對應(yīng);從紅外光譜圖EPS與四環(huán)素相互作用前后峰的位移情況可以看出EPS與四環(huán)素作用的主要功能基團是:-OH、C-O-C、C=O及C-N。
　　論文最后研究了不同濃度四環(huán)素對SBR活性污泥中微生物群落及活性污泥耐藥性的影響，微量四環(huán)素能引起SBR反應(yīng)器內(nèi)微生物強烈的演替，隨著四環(huán)素濃度的增加和反應(yīng)器運行時