畜禽粪便中氟喹诺酮类抗生素的生物转化与机制研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是广泛应用于畜牧养殖业的兽药之一,可随畜禽粪便进入环境,危害人类健康与环境安全。堆肥和外源添加高效降解菌剂是高效、绿色的抗生素处理方法,可有效降低FQs在环境中的生态风险。目前,国内相关研究主要集中于FQs生物去除效率方面,而对其生物转化机理与影响因素研究较少。本文概述了国内外FQs的降解条件、降解途径、降解产物及残留抗菌活性等生物转化研究,重点阐述了FQs的生物转化机制,并对FQs生物转化研究进行了展望,为FQs的高效生物降解与转化、畜禽粪便资源化安全利用提供理论基础和技术支撑。

环丙沙星胁迫猪粪生物转化中抗性基因微生物响应分析

抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)是一种新兴污染物,持续累积会引发环境健康风险,也可通过水平转移诱导耐药细菌产生,从而危害人类健康与国家生物安全.当前关于ARGs的研究多集中于水、土壤、大气等环境介质,固体废弃物领域ARGs研究尚局限于其丰度变化与影响因素方面,对抗生素-ARGs剂量-效应关系、导致ARGs丰度变化的微生物响应机制仍有待深入研究.基于此,开展了不同浓度水平环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)胁迫下猪粪堆肥试验,环丙沙星添加量分别为25 mg kg(A25)、50 mg kg(A50)、100 mg kg(A100),同时设置空白对照0 mg kg(CK).采用分子生物学手段、网络分析、统计学分析等方法,解析了不同浓度环丙沙星胁迫猪粪好氧堆肥过程中喹诺酮类ARGs丰度变化的微生物响应关系,并重点探讨了潜在宿主菌中致病菌的分布及其与ARGs的相关性.结果表明:①经堆肥处理,CK、A25和A100堆体中喹诺酮类ARGs总丰度均受到不同程度削减,A50堆体中ARGs总丰度未被削减(升高2.73倍).而高温期除CK外,3个处理组中ARGs丰度均显著降低(P<0.05),表明堆肥高温期或是削减ARGs的关键阶段.②狭义梭菌属(Clostridium_sensu_stricto_1)、水微菌属(Aquamicrobium)、乳杆菌属(Lactobacillus)及交替赤杆菌属(Altererythrobacter)既是堆肥环境中优势菌属,也是喹诺酮类ARGs潜在宿主微生物,主要分布在厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria).③丰度较高的致病菌Clostridium_sensu_stricto_1和链球菌(Streptococcus)是喹诺酮类ARGs的潜在宿主菌,且至堆肥腐熟期,仍有部分致病菌均未被完全去除,可见猪粪堆肥过程中存在ARGs向致病菌转移的环境健康风险.研究显示,加强高温期干预调控,是有效阻控ARGs环境污染行为的关键节点,研究可为固废资源化过程中ARGs环境健康风险防控提供参考.

畜禽粪便堆肥臭气控制研究进展

畜禽粪便堆肥过程中,恶臭气体产生量较高且成分复杂,对堆肥过程中臭气产生机理与控制的研究日趋重要。阐述了畜禽粪便堆肥过程中主要恶臭组分的产生及危害,堆肥臭气影响因素及其优化控制条件;探讨了堆肥微环境中关键微生物响应机制,主要产臭与除臭微生物及其对臭气的降解作用;总结了原位与异位生物控制技术的主要技术种类、研究进展、应用情况及效果等,提出功能微生物群落结构及其微环境保障对堆肥臭气控制具有重要的影响。