生物電化學強化氯霉素廢水處理過程中抗性基因的歸趨及轉(zhuǎn)移機制.pdf

1、抗生素的大量使用已經(jīng)造成了抗生素向環(huán)境的持續(xù)排放。排放到環(huán)境中的抗生素促進了抗性細菌（Antibiotic resistance bacteria，ARB）和抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的大量傳播，危害人類身體健康。在污水處理廠中，抗生素僅部分被去除，并且在生物降解抗生素的過程中產(chǎn)生的ARGs會進一步釋放到環(huán)境中。氯霉素(Chloramphenicol，CAP)是一種廣泛被使用的廣譜抗生素

2、，但它對人類有致癌和致畸作用。由于硝基和氯取代基的生物毒性，CAP很難被傳統(tǒng)的生物廢水處理過程降解。BES(Bioelectrochemical system，BES)作為一種有效的處理手段，可以利用生物陰極還原來促進氯取代基的去除，并將硝基轉(zhuǎn)化為氨取代基，從而降低了CAP的生物毒性，增加其生物降解性。BES的操作條件對ARB和ARGs的出現(xiàn)和豐度都會有潛在的影響。因此研究BES中ARB和ARGs的的歸趨是非常重要的。ARGs的轉(zhuǎn)移機制

3、主要有兩種方式:垂直轉(zhuǎn)移和水平轉(zhuǎn)移。但在BES處理CAP過程中ARGs的轉(zhuǎn)移機制仍未可知。
　　在本研究中，構(gòu)建了BES反應器來處理CAP廢水，考察了BES去除CAP的能力，同時確定了BES中的ARGs的歸趨?；谖⑸锶郝?Illunima Hiseq測序結(jié)果)，整合子（Class1integron integrase encoding gene，intI1）的豐度（實時熒光定量PCR結(jié)果）和ARGs的相關(guān)性分析結(jié)果確定了宿主菌

4、變化和水平轉(zhuǎn)移對ARGs變化的貢獻，揭示了ARGs轉(zhuǎn)移機制。本研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)本研究考察了BES對CAP的去除效果，明確了CAP的降解路徑，并確定了在降解CAP過程中CAP抗性細菌(Chloramphenicol resistance bacteria，CRB)和CAP抗性基因（Chloramphenicol resistance genes，CRGs）的歸趨。CAP初始濃度和陰極電勢都會影響B(tài)ES中CAP的

5、去除。較低電勢下(-1.25V)沒有CAP抗性的細菌活性會受到抑制，CRB被富集。在較高陰極電勢下(-0.5V)CRGs的表達被誘導。在中間的陰極電勢下(-1V)CAP可以脫氯降解，并且CRB豐度及CRGs的表達得到緩解，因此該條件可以緩和BES處理抗生素過程中產(chǎn)生ARGs污染。
　　(2)在上述研究的基礎上，基于微生物群落，intI1基因豐度和ARGs的相關(guān)性分析結(jié)果確定了ARGs的變化及轉(zhuǎn)移機制。不同鹽度和不同電勢下ARGs(

6、除了sull基因)變化的主要原因是宿主菌變化，而不是水平轉(zhuǎn)移，說明ARGs傳播主要通過垂直轉(zhuǎn)移傳播的。但在不同溫度下ARGs宿主菌變化和水平轉(zhuǎn)移共同導致了ARGs的變化。不同條件下CAP降解不同，并且改變的微生物群落是導致CAP去除率差異的重要原因。
　　(3)構(gòu)建了電強化厭氧處理系統(tǒng)，考察了系統(tǒng)中CAP的去除規(guī)律，明晰了CAP去除過程中ARGs的歸趨及其轉(zhuǎn)移機制。并進一步借助微生物群落結(jié)構(gòu)（Illunima測序分析）和ARGs的