污水处理系统中抗生素抗性基因污染研究
《2024年水中抗生素污染现状及检测技术研究进展》范文

《水中抗生素污染现状及检测技术研究进展》篇一一、引言随着现代医药工业的快速发展和人类生活水平的提高,抗生素的使用量不断增加。
然而,抗生素在医疗、农业、水产养殖等领域的广泛应用,导致其进入水体环境的量也日益增加,进而引发了水体抗生素污染问题。
这种污染对水生生态系统和人类健康造成了极大的威胁。
因此,对水中抗生素污染的现状及其检测技术的研究变得尤为重要。
本文将对水中抗生素污染的现状、危害以及检测技术研究进展进行详细的探讨。
二、水中抗生素污染的现状1. 污染来源抗生素进入水体环境的途径主要包括医疗废水、农业排放、水产养殖废水等。
此外,城市生活污水和工业废水也是抗生素污染的重要来源。
2. 污染程度目前,全球范围内的水体都存在不同程度的抗生素污染问题。
研究显示,多种抗生素在水源地、河流、湖泊、近海等水体中均有检出。
三、水中抗生素污染的危害1. 对水生生态系统的破坏抗生素的残留会破坏水生生态系统的平衡,影响水生生物的生长和繁殖,甚至导致一些物种的灭绝。
2. 对人类健康的威胁水中的抗生素可以通过饮用水、食物链等途径进入人体,长期摄入会对人体健康造成潜在的威胁,如引发耐药性细菌的滋生和传播等。
四、水中抗生素检测技术研究进展针对水中抗生素污染问题,研究者们不断探索和开发新的检测技术,以提高检测效率和准确性。
目前,主要的检测技术包括以下几种:1. 生物传感器技术生物传感器技术是一种新型的检测技术,具有高灵敏度、快速检测等优点。
该技术利用生物识别元件(如酶、抗体、微生物等)与被测物质之间的特异性反应,将化学信号转化为电信号或其他可检测的信号。
目前,基于生物传感器技术的抗生素检测方法已得到广泛应用。
2. 免疫分析技术免疫分析技术是一种利用抗原与抗体之间的特异性反应进行检测的技术。
该技术具有高灵敏度、高选择性等优点,可用于检测多种不同类型的抗生素。
目前,免疫分析技术已成为水中抗生素检测的重要手段之一。
3. 分子生物学技术分子生物学技术包括PCR(聚合酶链式反应)、qPCR(实时荧光定量PCR)等,可用于检测水中的抗生素残留及其代谢产物。
自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展

自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展引言抗生素是一类广泛应用于人类和动物医学领域的重要药物,对于保护人类和动物的健康起到了重要的作用。
然而,随着抗生素的广泛使用,其在自然水环境中的污染问题也逐渐引起了人们的关注。
本文将探讨自然水环境中抗生素的污染现状、来源及其可能造成的危害,并总结近年来的研究进展。
一、自然水环境中抗生素的污染现状自然水环境中抗生素的污染问题已经成为一个全球性的环境问题。
研究表明,水体中通常可以检测到多种类型的抗生素,包括β-内酰胺类、四环素类、磺胺类、氨基糖苷类等,其中β-内酰胺类抗生素的浓度最高。
抗生素的浓度和种类在不同地区和水体中存在差异,主要受到排放源的影响。
目前,许多国家和地区的自然水环境中都存在抗生素的污染问题。
在中国的各个河流和湖泊中都可以检测到抗生素的存在,其中以农业和养殖活动为主的地区受到的污染程度较高。
同时,在一些发展中国家,由于环境监管的不健全,抗生素的污染问题更加严重。
二、自然水环境中抗生素的来源抗生素在自然水环境中的来源主要包括人类和动物的排泄物、农业和养殖活动的废水以及医疗废水。
人类和动物排泄物中含有未被吸收的抗生素和其代谢产物,通过粪便和尿液的排泄进入到自然水环境中。
此外,农业和养殖活动中使用的大量抗生素也会随着废水的排放进入到自然水体中。
医疗废水中的抗生素主要来自于治疗和预防用药的废水排放。
这些源头的排放导致了抗生素在水环境中的广泛分布。
三、自然水环境中抗生素的危害自然水环境中抗生素的存在对生态环境和人类健康都可能造成潜在危害。
首先,抗生素在水体中的存在可能对水生生物产生毒性影响,对水生生物的生长、繁殖和免疫功能产生不利影响,甚至可能导致物种的灭绝。
其次,抗生素的存在还可能促进细菌的耐药性发展。
水环境中存在的微生物可能通过水中的抗生素浓度低但持续存在的压力下逐渐形成抗药性,这对于人类和动物的健康将带来严重的隐患。
四、研究进展近年来,越来越多的研究关注自然水环境中抗生素的污染问题,并取得了一些重要的研究进展。
污水中抗生素的分布、来源及去除研究进展

污水中抗生素的分布、来源及去除研究进展污水中抗生素的分布、来源及去除研究进展污水中抗生素的污染问题逐渐引起人们的关注。
抗生素污染不仅对环境造成了严重的影响,还对生态系统和人类健康产生了潜在风险。
本文将从抗生素在污水中的分布状况、来源以及去除方法方面进行综述,以期更好了解和解决这一问题。
一、抗生素在污水中的分布状况研究表明,污水中常常能够检测到多种抗生素,包括β-内酰胺类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、喹诺酮类等,且浓度普遍较高。
其中,β-内酰胺类抗生素的检出率最高,被认为是环境中抗生素的主要污染物之一。
二、抗生素在污水中的来源抗生素在污水中的来源主要包括医院排放、农业养殖废水、城市生活污水和工业废水。
医院排放是抗生素污染的重要源头,因为医院经常使用抗生素来治疗疾病。
农业养殖废水是另一个重要来源,由于动物养殖过程中广泛使用抗生素,使得养殖废水中抗生素的浓度较高。
此外,城市生活污水中也可检测到抗生素,这是因为人们使用抗生素的频率增加,导致污水中抗生素的浓度上升。
工业废水中抗生素的排放主要来自制药和化工行业。
三、抗生素在污水处理工艺中的去除污水处理工艺通常采用物理、化学和生物方法结合的方式去除抗生素。
物理方法包括颗粒吸附、沉淀、膜过滤等;化学方法主要是氧化还原方法,如高级氧化技术和臭氧氧化等;生物方法则通过微生物的生化作用去除抗生素,包括活性污泥工艺、厌氧处理工艺和人工湿地等。
近年来,一些新型的去除技术也受到了重视。
例如,聚合物吸附剂、活性炭纤维、生物质炭等都显示出较好的抗生素去除效果。
同时,一些生物材料的应用也取得了一定的进展,如微生物固定化技术、转基因微生物技术等。
需要注意的是,虽然目前有许多抗生素去除技术可供选择,但每种技术都有其适用范围和局限性。
因此,在实际应用中需要综合考虑多种因素,如经济性、可行性和环境友好性等。
总结起来,污水中抗生素的问题需要引起重视,并采取有效的措施解决。
除了提高污水处理工艺的效率和准确性外,还应加强对抗生素的使用管理,合理使用抗生素,减少抗生素的排放量。
《2024年自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展》范文

《自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展》篇一一、引言近年来,随着抗生素的广泛使用和人类活动的不断扩张,自然水环境中抗生素的污染问题日益凸显。
抗生素污染不仅对水生生态系统造成潜在威胁,还可能对人类健康产生长期影响。
本文将就自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害进行深入研究,并探讨当前的研究进展。
二、自然水环境中抗生素的污染现状当前,全球范围内的自然水环境中普遍存在抗生素污染现象。
河流、湖泊、地下水等水体中均检测到抗生素的存在。
这些抗生素主要来源于人类医疗、畜牧业、水产养殖、污水处理等多个领域。
由于抗生素的持久性和生物累积性,其在自然水环境中的污染问题日益严重。
三、抗生素污染的来源1. 医疗废水:医院等医疗机构排放的废水中含有大量未使用完的抗生素,这些抗生素随着废水排入自然水体,造成污染。
2. 畜牧业和水产养殖:畜牧业和水产养殖业中大量使用抗生素以预防和治疗动物疾病,导致抗生素通过动物粪便和养殖废水排入自然水体。
3. 城市生活污水:城市生活污水中含有一定量的抗生素,这些抗生素随污水排放进入自然水体。
4. 工业废水:部分工业生产过程中使用抗生素作为添加剂或防腐剂,这些含有抗生素的工业废水未经处理直接排放到自然水体中。
四、抗生素污染的危害1. 对水生生态系统的破坏:抗生素会破坏水生生态系统的微生物平衡,降低水体的自净能力,导致其他有害物质的积累。
2. 抗药性基因的传播:抗生素污染促进了抗药性基因的产生和传播,这些抗药性基因可能对人类健康构成潜在威胁。
3. 对水生生物的毒性:部分抗生素对水生生物具有毒性作用,可能导致水生生物的死亡或生长异常。
4. 对人类健康的潜在影响:通过食物链,抗生素和抗药性基因可能进入人体,对人类健康产生潜在影响。
五、研究进展针对自然水环境中抗生素的污染问题,国内外学者进行了大量研究。
目前,研究主要集中在以下几个方面:1. 污染现状与分布规律:通过实地采样和实验室分析,了解不同地区、不同类型水体中抗生素的污染现状和分布规律。
中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展

中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展摘要:抗生素污染已成为全球环境问题的重要组成部分,对生态环境和人类健康产生了严重的影响。
本文综合分析了中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应的研究进展。
研究发现,中国水域中广泛存在抗生素污染,不仅严重影响水生生态系统的稳定性和功能,还对水生生物的生长、繁殖和免疫力产生负面影响。
该文章进一步探讨了抗生素污染的来源和迁移途径,并介绍了目前主要应用的治理和修复技术。
最后,文章总结了中国目前在抗生素污染研究方面存在的问题和未来的发展方向,以期为进一步深入研究和解决抗生素污染问题提供参考。
一、引言随着全球抗生素使用量的迅速增加,抗生素污染已成为世界范围内的环境问题之一。
抗生素污染指的是抗生素及其代谢产物在水环境中高浓度存在的现象,对水生生物和生态环境产生了严重的影响。
抗生素是一种广谱微生物杀手,其存在水体中可能引发微生物菌群的改变,进而影响整个水生态系统的平衡和稳定性。
另一方面,抗生素的过量使用和排放也可能导致细菌对抗生素产生抗性,加剧细菌耐药性的问题。
近年来,中国国内对抗生素污染的研究日益增加,但仍存在一定的研究空白和不足之处。
二、中国主要水域抗生素污染现状抗生素污染普遍存在于中国水域中,主要集中在城市污水处理厂的出水和农业用水中。
研究发现,目前中国城市污水处理厂的出水中总抗生素浓度普遍较高,出水中的抗生素残留主要来自居民日常使用抗生素、医院废水和养殖业废水的排放。
农业用水中的抗生素污染主要源于农田灌溉中所使用的污水和排泄物。
此外,一些地区的地下水和水源地也被证实存在抗生素污染。
在不同的水域中,抗生素的污染情况也存在一定的差异。
河流、湖泊和水库是中国水体中抗生素污染的主要场所。
河流水域经受着城市污水、农业和工业废水的多重影响,抗生素污染较为严重。
湖泊和水库相对封闭,受到抗生素的影响较小,但也无法完全避免抗生素的污染。
《2024年磺胺类抗生素污染现状及其环境行为的研究进展》范文

《磺胺类抗生素污染现状及其环境行为的研究进展》篇一一、引言随着现代医学的快速发展,抗生素在医疗领域的应用日益广泛。
磺胺类抗生素作为一类重要的抗菌药物,在人类和动物疾病治疗中发挥着重要作用。
然而,随着其使用量的不断增加,磺胺类抗生素的环境污染问题也逐渐凸显。
本文将就磺胺类抗生素的污染现状及其环境行为的研究进展进行综述,以期为相关研究提供参考。
二、磺胺类抗生素的污染现状磺胺类抗生素广泛应用于畜牧业、水产业及人类医疗等领域,由于排放不当、使用不当等原因,大量磺胺类抗生素被排放到环境中,造成严重的环境污染。
研究表明,磺胺类抗生素在环境中的分布广泛,包括地表水、地下水、土壤、空气等各个领域。
此外,这些抗生素的生物积累性和生物毒性也引起了广泛关注。
三、磺胺类抗生素的环境行为研究进展1. 迁移转化:磺胺类抗生素在环境中的迁移转化受到多种因素的影响,如pH值、温度、光照、微生物等。
研究表明,磺胺类抗生素在环境中可以通过水解、光解、生物降解等多种方式进行转化,转化过程中可能产生更多的环境污染物。
2. 生态风险:磺胺类抗生素的生态风险主要体现在对水生生物的毒性作用和对微生物的抗性基因传播等方面。
研究表明,低浓度的磺胺类抗生素长期暴露可能导致水生生物的抗性基因积累,进而对生态系统造成潜在威胁。
3. 检测技术:随着检测技术的不断发展,越来越多的方法被用于磺胺类抗生素的检测。
例如,高效液相色谱法、荧光法、电化学法等,这些方法具有灵敏度高、准确性好等优点,为磺胺类抗生素的环境行为研究提供了有力支持。
四、研究展望未来,针对磺胺类抗生素的污染现状及其环境行为的研究将更加深入。
首先,需要加强磺胺类抗生素的来源和去向研究,以便更好地掌握其环境行为特征。
其次,应加强抗性基因的传播与生态系统影响的研究,评估磺胺类抗生素对生态系统的潜在风险。
此外,还需要研究新型的检测技术和处理方法,以降低磺胺类抗生素的环境污染风险。
五、结论综上所述,磺胺类抗生素的污染现状及其环境行为研究具有重要意义。
中国典型区域水环境中抗生素的污染情况
中国典型区域水环境中抗生素的污染情况中国典型区域水环境中抗生素的污染情况近年来,随着人类活动的不断发展,中国水环境面临严重污染的挑战。
其中,抗生素污染问题日益引起人们的关注。
抗生素被广泛应用于医疗、农业和家禽养殖等领域,但其使用过程中造成的环境问题却往往被忽视。
本文将以中国典型区域的水环境为例,探讨抗生素的污染情况,分析其影响与应对措施。
一、抗生素的污染源头抗生素的污染主要来自于医用废水、农业和家禽养殖废水以及城市污水处理厂等渠道。
首先,医用废水是抗生素污染的重要来源。
在医院和诊所中,大量的抗生素被使用,其中一部分在人体内被吸收和代谢,另一部分以尿液的形式被排泄出来,进入污水系统。
此外,抗生素生产厂也是抗生素污染的重要源头,其中包括制药过程中产生的废水和废弃物。
其次,农业和家禽养殖废水中的抗生素污染也日益严重。
农业中广泛使用的抗生素主要用于预防和治疗动物疾病,在动物体内消化吸收后,部分抗生素会通过粪便和尿液排泄进入环境中。
而家禽养殖业的废水中,抗生素主要来自于喂养过程中添加的饲料,其中的抗生素残留物也会随着粪便和尿液排泄进入水体。
最后,城市污水处理厂的不完善也是抗生素污染的因素之一。
传统的城市污水处理工艺中,对抗生素的去除效果较差。
一部分废水经过处理后无法完全去除抗生素,仍然含有残留的抗生素物质,这些废水最终会排放至河流和湖泊等水体中,引发水环境的污染。
二、抗生素污染的影响抗生素的污染会对水环境和生态系统造成一系列的影响。
首先,抗生素的存在会对水体中的微生物造成选择压力,导致抗生素耐药菌株的产生和传播。
这使得抗生素的疗效降低,增加了治疗感染疾病的难度。
其次,抗生素污染对水生生物的生存和繁殖也产生了负面影响。
一些抗生素物质具有一定的毒性和生物积累性,对水中藻类、浮游生物和鱼类等生物体产生毒害作用,降低生物多样性和生物量。
此外,抗生素污染还对土壤环境和农产品安全产生影响。
抗生素通过农业废水和施肥过程进入土壤,对土壤微生物和土壤生物链产生影响。
《2024年环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》范文
《环境中四环素类抗生素污染处理技术研究进展》篇一一、引言随着人类对抗生素的广泛使用,四环素类抗生素已成为环境中的重要污染物。
由于其广谱性及较低的成本,四环素类抗生素的滥用不仅在医药卫生领域产生巨大问题,也对生态环境造成严重影响。
如何在高效地应用这些抗生素的同时,减少其对环境的污染,已经成为科研人员迫切需要解决的问题。
本文旨在综述环境中四环素类抗生素污染处理技术的最新研究进展,以期为环境保护工作提供参考。
二、四环素类抗生素的环境污染问题四环素类抗生素是一种广谱抗菌药物,被广泛应用于畜牧业、人类医疗等领域。
然而,这些药物在使用过程中并未完全被生物体吸收,大量的药物及其代谢物通过污水处理厂、农田排水等途径进入环境,造成严重的环境污染问题。
三、四环素类抗生素污染处理技术研究进展为了解决四环素类抗生素的环境污染问题,科研人员不断探索各种处理技术,主要包括物理法、化学法以及生物法等。
1. 物理法物理法主要包括吸附法、膜分离法等。
吸附法是利用活性炭、生物炭等材料对四环素类抗生素进行吸附,从而降低其在环境中的浓度。
膜分离法则利用特殊的膜材料对含有四环素类抗生素的废水进行过滤和分离。
近年来,纳米材料在吸附法中的应用也成为研究热点,其高比表面积和优良的吸附性能使得其对四环素类抗生素的去除效果显著。
2. 化学法化学法主要包括光催化氧化法、电化学氧化法等。
光催化氧化法利用光催化剂(如二氧化钛)在光照条件下对四环素类抗生素进行氧化分解。
电化学氧化法则通过电解过程产生强氧化性物质对四环素类抗生素进行降解。
这些方法可以有效地将四环素类抗生素分解为无害或低害的物质。
3. 生物法生物法主要利用微生物的代谢作用对四环素类抗生素进行降解。
包括好氧生物降解和厌氧生物降解等方法。
好氧生物降解主要通过微生物的酶解作用将四环素类抗生素分解为小分子物质;厌氧生物降解则是在缺氧条件下,通过微生物的还原作用将四环素类抗生素转化为其他形式的化合物。
水环境中抗生素的污染现状、传播和处理技术研究进展
水环境中抗生素的污染现状、传播和处理技术研究进展任婉璐1,2 许高平1,2 李东1,2(1.江西省水务水科学检测研发有限公司,江西 景德镇 333000;2.江西省饮用水安全重点实验室,南昌 330013)摘 要:随着抗生素在医药与工业等方面的广泛应用以及水质检测技术的提升,越来越多的报道显示,在各种饮用水水源中,有抗生素及抗性基因的检出。
这些污染物质在水环境中的存在,对人类的健康造成了巨大的威胁。
本文旨在介绍抗生素的污染现状以及抗性基因传播途径,分析目前国内外抗生素处理技术的特点及不足,最后提出对未来抗生素处理工艺的建议与展望。
关键词:抗生素;传播途径;抗性基因;水处理中图分类号:X-1 文献标志码:AResearchprogressoncontaminationstatus,transmissionandtreatmenttechnologyofantibioticsinwaterenvironmentRenWanlu1,2,XuGaoping1,2,LiDong1,2(1.JiangxiWaterScienceDetectingandResearchCo.,Ltd.,Jingdezhen333000;2.JiangxiProvinceKeyLaboratoryofDrinkingWaterSafety,Nanchang330013)Abstract:Withthewideapplicationofantibioticsinmedicineandindustryfieldsaswellastheim provementofwaterqualitydetectiontechnology,moreandmorereportsshowedthatantibioticsandtheantibioticresistancegenes(ARGs)weredetectedinvariousdrinkingwatersources.Theexist enceofthesepollutantsinwaterenvironmentposedagreatthreattohumanhealth.Thepurposeofthisreviewistointroducethepollutionstatusandtransmissionroutesofantibioticgenes,analyzethecharacteristicsandshortcomingsofantibiotictreatmenttechnologybothathomeandabroad,andfi nallyputforwardsuggestionsandprospectsforfutureantibiotictreatmenttechnology.Keywords:antibiotic;transmissionroutes;ARGs;watertreatment 抗生素是一种新型污染物,近几年已经引起了研究者们的广泛关注。
抗生素抗性基因在环境中的分布及对人体的危害
场分布及对人体的危害抗生素抗性基因在环境中的抗生素自20世纪被发现以来,就被广泛 地用于人类和动物疾病的治疗,但是随着畜 牧业、养殖业集约化发展,全球出现了抗生素滥用现象。
有研究表明,在医疗、养殖业中广 泛应用的抗生素,约90%会以原药或者代谢物形式经由病人和畜禽的粪尿被排到自然环境中,大量的抗生素使生态环境中的一些微生物产生了严重的抗性基因,抗生素抗性基因( Antibiotic resistance genes , ARGS)不断地 在水、大气、土壤等不同的环境介质中的生物、微生物之间传播与富集,对人类健康与环境安全产生巨大危害。
抗生素抗性基因对人类健康的危害抗生素的发明和使用为人类的历史发展做出了巨大贡献,但是抗生素的滥用现象导 致了很多耐药致病细菌的产生,而且抗药的菌产生速度远远快于人类对新药开发的速 度。
据报道,美国每年超过200万人被细菌感 染的案例中有50%〜70%的病例是由抗生素抗性菌引起的,而欧洲每年则有25000余人死 于多重耐药菌的感染。
2002年的“非典”事件,由于SARS 病毒对大环内酯类(如阿奇霉素 等)、氟喹诺酮类、茁-内酰胺类、四环素类等抗生素具有极大抗性,最后导致全球919人死亡,超过842人感染涉及32个国家和地区,近年来超级细菌的出现更是让人类对其束手无策。
抗生素抗性基因自2006年作为一种新型污染物首次被提出以来,已经引起人们越 来越多的关注,抗生素抗性基因已被世界卫生组织(WHO)作为下个世纪威胁人类健康的最重大挑战。
研究发现,抗生素抗性基因可以通过食物链传递给高营养级的生物。
当人类食用受抗性基因污染的动植物食品及海产品时,抗生素抗性基因就通过陆生、水生动植物食物链的传递进入人体,从而影响人的健康,下图是抗生素抗性基因进入人体途径。
场抗生素抗性基因进入人体途径图抗生素抗性基因在环境中的分布1.水环境水环境中的抗生素主要来源于生活、医疗、药厂和水产养殖业的废水排放,并通过水体流动进入我们的大环境,进而刺激环境中的细菌产生耐药性。
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⑧论文作者签名:叠旦亟羔指导教师签名:I!!鲢2
论文评阅人1:篮函坚童堕墼评阅Z.2:墅垦盈塑堡i,平NZ.3:奎渔)篮壹l避豆堕
答辩委员会主席:委员1:委员2:委员3:委员4:
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答辩日期:抄段p;、o8浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得逝至三盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名:弘日司美签字日期:≥口l多年;月g日
学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权堑’江盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
学位论文作者签名:扣丑日美导师签名:P孰~~
签字日期:参oJ≥年弓月3日签字日期:凇俜年.;月『f日浙江大学硕士学位论文致谢论文完成之际,衷心感谢我的导师陈红副教授。本论文从开题、撰写到最后修改,都凝聚了了导师大量的心血,陈老师谦虚的学者风范、勤勉严谨的治学态度、踏实的工作作风都是我今后学习的榜样。本人在这两年半的学习和成长历程中,无处不凝聚着导师的谆谆教导和无微不至的关怀。短暂相处,终生受益!
感谢浙江省林业科学研究院李海波老师和彭华正老师在实验过程中提供的试验平台和仪器支持,感谢在此期间给予我的鼓励和帮助。
感谢李晓娟师姐、夏云峰师兄、孟慧娟师姐、朱金余师兄、周俊师兄、朱赛嫦、闰书海、成卫孝师弟、李佳楠师弟、徐莉柯师妹、钱燕云师妹、苏超师弟在实验和生活中给予的帮助和支持。
衷心感谢每一位关心、支持、帮助过我的老师和同学!最后,特别要感谢我的家人,谢谢你们多年来对我的支持和付出,感谢你们对我最无私的爱!谢谢!
张明美2013年1月于紫金港浙江大学硕士学位论文前言课题来源本课题来源于国家自然科学基金,课题编号:2127712。研究意义
在医药、畜牧和水产养殖业中长期大量的不合理、不规范使用抗生素将造成环境中细菌的耐药性增加,进而导致环境介质中抗生素抗性基因(AntibioticResistanceGenes,ARGs)的产生、传播和扩散。鉴于抗生素抗性基因可以在环境介质中持久性存在,并可通过基因水平转移等作用在不同菌群间进行传播,抗生素抗性基因及其在环境中的传播已成为环境领域的研究热点之一。世界卫生组织(WHO)已将抗生素抗性基因作为21世纪威胁人类健康的重大挑战之一,并宣布将在全球范围内对抗生素抗性基因的控制进行战略部署。近年来,各国学者专家对环境中抗生素抗性基因的来源、检出频率和浓度、传播途径以及可能引起的生态风险等方面开展了广泛的研究。然而迄今为止,国内对抗生素抗性基因污染的研究尚处于起步阶段,也没有将抗生素抗性基因作为一种新型的环境污染物而引起足够的重视。目前国内关于抗生素抗性基因的研究主要集中在水环境和养殖业中抗生素抗性基因的检出及浓度特征研究;对于既是抗生素抗性基因重要的储存库,也是削减抗生素抗性基因及控制抗性传播重要环节的污水处理系统却研究甚少。各种污染源排放的抗生素抗性基因通过污水收集系统进入污水处理系统,而污水和污泥中包含的抗生素抗性基因又可以通过污水排放和污泥土地利用等方式重新回到自然环境;因此,开展不同污水处理系统中抗生素抗性基因的来源、污染调查、及去除状况研究将有利于控制抗生素抗性基因的传播。通过加强对污水处理系统中抗生素抗性基因的去除效果、影响因素及去除机制进行深入研究,将为抗生素抗性基因污染控制提供有益参考,对于保障居民身体健康和区域生态环境安全,制定符合我国国情的抗生素抗性基因污染控制策略及消除措施,有着重要的指导意义。
II浙江大学硕士学位论文摘要近年来,由于抗生素在医药、畜牧和水产养殖业中的滥用而导致的环境中大量耐药性致病菌的出现引起了人们对抗生素及抗生素抗性基因(AntibioticResistanceGenes,ARGs)的广泛关注。鉴于抗生素抗性基因可以在环境中持久性残留,并且在不同环境介质中的传播和扩散,因此,抗生素抗性基因作为一种新型环境污染物已成为环境领域的研究热点之一。污水处理系统中包含的抗生素、重金属、基因盒、整合子、大量微生物等因素都可能会对抗生素抗性基因的形成、水平转移和扩增起到积极作用,因此污水处理厂被认为是抗生素抗性基因的一个重要储存库。本研究首先利用普通PCR技术对浙江地区8个农村无动力分散式生活污水处理系统和4个城市生活污水处理厂样品中抗生素抗性基因(四环素类:tetM、tetO、tetQ、tetW基因;磺胺类:sulI、sulll基因)和I类整合子进行检测。对检测出含有抗生素抗性基因的样品,利用实时荧光定量PCR技术检测抗生素抗性基因的浓度(以拷贝数计)。研究结果表明:(1)在污水处理系统进水中,6种抗生素抗性基因的检出率均为100%且检出浓度较高,并且整体而言,城市污水处理系统进水中四环素类抗性基因浓度比农村高约一个数量级,而磺胺类抗性基因和I类整合子的城乡差异不明显。对污水处理系统中抗生素抗性基因浓度、细菌总数、I类整合子和污水处理系统处理规模进行相关性分析研究,结果表明,磺胺类sue基因浓度与I类整合子浓度呈现正相关性(R2=0.756,P<0.05);四环素类tetM基因和磺胺类sue基因浓度与细菌总数存在一定的相关性(R2=0.552,P<0.05tetM;R}0.448,P<0.05sull);四环素类tetQ和tetO基因浓度和污水处理系统处理规模之间存在显著正相关性(R2=0.712,P<0.05tetQ;R2=0.394,P<0.05tetO)。
(2)污水处理系统中,城市污水处理厂对抗生素抗性基因具有较好的去除效果:四环素类抗性基因为1.52—2.54个数量级,磺胺类抗性基因为0.93~1.95个数量级,I类整合子为1.34 ̄1.86个数量级,且四个污水处理厂对抗生素抗性基因的去除无显著差异(P>0.05)。农村生活污水处理系统对抗生素抗性基因的去除能力较弱,且不同的处理工艺之间差异较大;含有人工湿地系统的处理工艺对
III浙江大学硕士学位论文抗生素抗性基因的去除效果最好,多级厌氧生物滤池技术对抗生素抗性基因的去除效果次之,多介质土壤层耦合工艺对抗生素抗性基因的去除效果最弱。(3)对污水处理厂全过程研究表明,污水处理厂初级处理工艺对抗生素抗性基因的去除作用可以忽略;二级处理过程中的好氧/厌氧工艺对于抗生素抗性基因有一定的削减作用,但并不显著;二沉池中污泥沉降作用是污水处理厂中抗生素抗性基因去除的主要机制之一,这将导致大部分抗性基因转移到污泥中,并且本研究在脱水污泥中检测到高浓度的抗生素抗性基因。(4)三种污水深度处理工艺中就抗生素抗性基因的总体削减效果而言:人
工湿地系统>好氧生物滤池>紫外处理系统,且好氧生物滤池、人工湿地系统均与紫外消毒系统中抗生素抗性基因的去除存在显著差异(P<0.05)。人工湿地系统中四环素类抗性基因和磺胺类sull基因削减约为1.70~2.37个数量级;磺胺类sulll基因和I类整合子削减约为0.88~1.35个数量级。对人工湿地系统的进一步研究发现,抗生素抗性基因的去除与生物量的减少呈现正相关性(P<0.05),且不同子系统对于抗生素抗性基因的去除效果不同,子系统III中抗生素抗性基因的削减量大于其他子系统;对于水样和系统底泥样品中抗生素抗性基因的浓度进行线性拟合,研究结果显示污水中四环素类tetM和tetQ基因、磺胺类sull基因浓度与污泥中相应抗生素抗性基因的浓度呈现正相关性(tetQ:R2=o.881,P<O.05:tetM:R2=0.791,P<0.05;sue:R2=0.879,P<0.05)。
关键词:抗生素抗性基因;城市污水处理厂;农村污水处理系统;去除;qPCR
IVAbstractAntibioticshavebeenwidelyusedinhumanandveterinarymedicinestotreat
andcontrolmanybacterialinfections,but
misuseoroveruseof
antibioticscontributes
totheemergenceandspread
ofantibioticresistancegenes(ARGs)intheenvironment・
ARGsareemergingenvironmentalcontaminantsandposeathreattopublichealth.Inurbanregious,large
anlounts
ofantibiotics,aswellasARGs,are
excretedandreach
wastewatertreatmentsystems.Inaddition,otherfactorsinwastewatertrealrnent
systems,suchasgenecassettes,integrons,andheavymetals,whichplay
important
rolesintheexchangeofresistanceaswellaScontributeto
resistanceretention
and
dissemination,arealsodetectedinwastewaters.So
wastewater
treatment
systemsare
regardedasimportantreservoirsforvariousARGsencoding
resistance
Inthis
study,fourtetracycline
resistancegenes(terM,tetO,tetQandtet聊and
twosulf.on锄ideresistancegenes(sulI
andsum)were
evaluatedin4
municipal
wastewaterand8ruraldomesticsewagetreatmentsystemswithdifferent
wastewater-receivingcapacity
andtreatmentprocessesmZhejiangareasuslng
polymerasechainreaction(PCR)andreal-timequantitativepolymerasechainreaction