城市污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗生素抗性基因的产生特征

胞外抗生素抗性基因是抗性基因的重要存在形式,可能通过转化重新进入细胞表达抗药性。因此其具有严峻却隐蔽的健康风险,且不同形态胞外抗生素抗性基因的风险存在显著差异,然而当前针对胞外抗性基因风险的研究极为稀少。本研究以序批式活性污泥反应器(SBR)为例,考察了污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗性基因产生的时空特征,以及曝气强度和污泥负荷的影响。结果表明,SBR启动期2种胞外抗性基因均大量产生,且游离型胞外抗性基因的增加倍数和持续时间高于结合型;稳定运行后2种胞外抗性基因的丰度显著下降。从胞内外抗性基因的比重来看,好氧阶段以胞外抗性基因为主,且游离型胞外抗性基因比例达60%以上;厌氧阶段以胞内抗性基因为主,且结合型胞外抗性基因比例升高(7.5%~31.9%);出水中游离型胞外抗性基因占据绝对优势,比例达66.5%~86.9%。曝气强度提高使2种胞外抗性基因丰度显著提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(2.2倍~12.2倍)高于结合型(2.1倍~6.2倍)。污泥负荷提高同样导致2种胞外抗性基因丰度提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(1.3倍~7.8倍)低于结合型(1.9倍~13.3倍)。研究表明,大量胞外抗性基因将在污水生物处理过程中产生,并随污水排放至环境中,是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源之一。

抗生素抗性基因在土壤中积累、转移与消减的研究进展

细菌耐药性给人类健康及公共卫生带来巨大的威胁。土壤尤其是农业土壤是环境中抗生素抗性重要的源库。为减少抗生素抗性基因(ARGs)的传播风险,了解其在土壤中的传播规律非常重要。通过总结分析国内外发表的相关文献,对目前ARGs在土壤中的积累、转移情况及消减特征进行了综述。已有调查结果发现,农业发达及经济发地区土壤是ARGs积累的热区。有机肥施用及污水灌溉等原因导致ARGs在土壤中持续积累,其丰度可达10^(2)gene copies/16S rRNA gene copies。胞内抗生素抗性基因(i ARGs)、胞外游离抗生素抗性基因(eARGs)是ARGs的两种赋存形态,其中,i ARGs是主要的赋存形态。i ARGs通过接合转移、转导在土壤中传播,其中接合转移是目前研究最多及最主要的水平转移方式。eARGs通过转化在土壤中传播。胞外DNA可以在土壤中留存几个月甚至一年以上,由于检测方法的限制eARGs在土壤中的自然转化并不经常被发现,因此,对土壤eARGs的风险研究有所忽略。外源ARGs进入土壤后的命运受到ARGs种类、形态、土壤特性、污染物等因素的影响。ARB进入土壤后逐渐死亡及游离DNA逐渐降解的这一时间段是外源ARGs能否在土壤中传播的重要时间节点,很有可能成为控制ARGs在土壤中传播的关键节点。目前关于携带ARGs的宿主细菌进入土壤后的消减规律的研究还处于起步阶段,仍需开展深入的研究。针对土壤ARGs消减的强化措施主要包括改变农艺措施、施加生物炭、噬菌体疗法等,但效果不一且有限。在未来的研究中应对游离的eARGs产生的环境效应给予重视,加强对ARGs在土壤中传播的关键影响因子的研究并开发新的强化措施以加快ARGs的消减。

水环境中胞内外抗生素抗性基因分析的DNA提取方法及污染现状研究进展

新型污染物抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)对公共健康产生了严重威胁,其在水环境中的长期存在和传播引起了广泛重视。胞内与胞外ARGs在水环境中的分布规律和环境行为差异明显,对其污染状况进行研究有助于全面了解水环境中ARGs的传播特性。该文总结了5种常见水样微生物DNA提取方法及其在胞内和胞外ARGs检测研究中的应用状况,比较了污水系统、淡水系统及海水系统等典型水环境中胞内和胞外ARGs的污染状况和迁移传播特性。为进一步探究水环境中ARGs的分布特征与传播机制提供了技术手段及污染现状等基础信息,对控制ARGs在水环境中的传播扩散具有重要意义。

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.

抗生素对污水生物处理系统脱氮性能影响的研究进展

抗生素在全球范围内广泛使用,产生大量含抗生素的废水。目前,废水常采用生物法进行脱氮。由于抗生素对微生物具有抑制作用,其对生物脱氮也会产生不同程度的影响。本文主要阐述了抗生素对硝化过程、反硝化过程及厌氧氨氧化过程的影响以及微生物抵抗抗生素抑制作用的主要机制,并展望了含抗生素废水处理的研究发展方向。