醫(yī)院廢水和城市污水處理系統(tǒng)中多重耐藥細(xì)菌的分子轉(zhuǎn)移特征及相關(guān)性研究.pdf

1、醫(yī)院廢水和城市污水處理系統(tǒng)被普遍認(rèn)為是多重耐藥細(xì)菌和耐藥基因的一個(gè)儲存庫，是向自然環(huán)境傳播耐藥細(xì)菌和耐藥基因的重要媒介。近幾十年來，伴隨著水體環(huán)境中抗生素污染程度的不斷加重，抗生素耐藥細(xì)菌和耐藥基因的多樣性和豐度也在日益增加。目前，涉及醫(yī)院廢水和城市污水處理系統(tǒng)中多重耐藥細(xì)菌和耐藥基因的系統(tǒng)性研究還比較少，尤其是耐藥基因與耐藥因子的相關(guān)性研究還比較少。本研究選取兩個(gè)季節(jié)（1月份:冬季與7月份:夏季）的三個(gè)醫(yī)院廢水和三個(gè)不同處理工藝城市污

2、水處理系統(tǒng)進(jìn)水、二沉池出水和脫水污泥作為研究對象，利用平板培養(yǎng)方法和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)分別對多重耐藥細(xì)菌和耐藥基因的豐度和多樣性進(jìn)行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴四環(huán)素、土霉素、環(huán)丙沙星、諾氟沙星和氧氟沙星在醫(yī)院廢水和污水處理系統(tǒng)中含量較高，醫(yī)院廢水中抗生素濃度高于城市污水。Al、Fe和Mg是污水處理系統(tǒng)中濃度較高的三種重金屬。⑵由污水處理系統(tǒng)中抗生素和重金屬的殘留濃度可知，從進(jìn)水樣品到二沉池出水樣品，四環(huán)素、氧氟沙星、土霉素

3、、諾氟沙星、Cu、Al、Cr、Fe、Pb和Ti的濃度有明顯的消減。重金屬M(fèi)n、 Cd和As在二沉池出水樣品中的殘留顯著高于國家標(biāo)準(zhǔn)，Mn、Cr和As是其標(biāo)準(zhǔn)的3.58、10.5和88.47倍。脫水污泥中As顯著高于CJ/T309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》B級標(biāo)準(zhǔn)，是其標(biāo)準(zhǔn)的5.89倍。⑶醫(yī)院廢水中、城市污水處理系統(tǒng)中進(jìn)水、二沉池出水和脫水污泥中總可培養(yǎng)細(xì)菌的豐度分別為1.75×109～3.31×1010 cfu/L、1

4、.09×109～5.75×1010 cfu/L、1.13×107～3.90×107 cfu/L和1.30×108～2.97×109 cfu/g（干重，下同）;醫(yī)院廢水、城市污水處理系統(tǒng)中進(jìn)水、二沉池出水和脫水污泥中三重耐藥細(xì)菌的百分比分別為4.89％～8.11％、0.19％～2.25％、0.72％～4.82％和0.58％～5.26％;五重耐藥細(xì)菌的百分比分別為2.14％～5.05％、0.02％～0.47％、0.18％～1.03％和0.2

5、5％～0.96％;八重耐藥細(xì)菌的百分比分別為0.12％～0.42％、0.0036％～0.2698％、0.0345％～0.5680％和0.0851％～0.6140％。醫(yī)院廢水總可培養(yǎng)細(xì)菌和多重耐藥細(xì)菌豐度與污水處理系統(tǒng)進(jìn)水樣品在一個(gè)數(shù)量級。醫(yī)院廢水中的多重耐藥細(xì)菌的百分比高于污水處理系統(tǒng)所有樣品。⑷污水處理過程中總可培養(yǎng)細(xì)菌和多重耐藥細(xì)菌從進(jìn)水到二沉池出水消減了1～4個(gè)數(shù)量級，且豐度消減處于極顯著水平。7月份樣品中多重耐藥細(xì)菌的百分比顯著

6、或極顯著高于1月份樣品。二沉池出水中多重耐藥細(xì)菌的比例顯著（或極顯著）高于進(jìn)水中。⑸在屬的水平上，醫(yī)院廢水中總細(xì)菌主要集中在弓形桿菌屬，不動桿菌屬，擬桿菌屬，Paludibacter，Macellibacteroides，氣單胞菌屬，硫磺單胞菌屬，F(xiàn)aecalibacterium，假單胞菌屬和Prevotella9中。醫(yī)院廢水中多重耐藥細(xì)菌主要集中在埃希氏桿菌屬、不動桿菌屬、香味菌屬、腸球菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和短波單胞菌屬中。

7、污水處理系統(tǒng)中多重耐藥細(xì)菌主要集中在埃希氏桿菌屬、不動桿菌屬、寡養(yǎng)單胞菌屬、假單胞菌屬、短波單胞菌屬、香味菌屬、變形桿菌屬、摩根氏菌屬、節(jié)桿菌屬和弓形桿菌屬中。這些菌屬大多屬于G-細(xì)菌，并且很多物種屬于致病菌或條件致病菌。⑹根據(jù)高通量qPCR檢測結(jié)果，醫(yī)院廢水和污水處理系統(tǒng)樣品中耐藥基因檢出數(shù)量為131～160種，耐藥基因檢出頻率高達(dá)73.60％～89.89％。其中，β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類和氨基糖苷類耐藥基因檢出頻率和檢出數(shù)量較大。⑺通

8、過qPCR分析污水處理系統(tǒng)中耐藥基因的絕對豐度可知，醫(yī)院廢水、污水處理廠進(jìn)水、二沉池出水和脫水污泥中的16S rRNA的拷貝數(shù)達(dá)到0.88×108～2.26×108 copies/ml、1.22×108～3.02×108 copies/ml、1.56×107～5.01×107copies/ml和1.08×1010～4.36×1010 copies/g（干重）;可移動元件的的拷貝數(shù)分別為0.76×108～4.8×108 copies/ml

9、、3.08×106～6.22×107 copies/ml、1.78×106～2.01×107copies/ml和1.46×106～1.40×109 copies/g;四環(huán)素類耐藥基因的的拷貝數(shù)為5.20×106～8.80×107 copies/ml、1.15×106～6.44×106 copies/ml、1.87×104～～3.78×105copies/ml和5.76×103～8.72×103 copies/g;大環(huán)內(nèi)酯類耐藥基因的的拷

10、貝數(shù)分別為1.18×106～3.30×106 copies/ml、1.27×106～1.17×107 copies/ml、3.63×104～3.73×105copies/ml和1.97×105～1.73×108 copies/g;磺胺類耐藥基因的的拷貝數(shù)分別為1.43×107～7.76×107 copies/ml、9.28×106～1.22×107 copies/ml、4.31×105～1.61×106copies/ml和6.13×10

11、8～2.02×109 copies/g;喹諾酮類耐藥基因的的拷貝數(shù)分別為3.14×104～6.90×104 copies/ml、6.45×104～1.35×105 copies/ml、4.29×103～8.02×104copies/ml和2.16×104～3.65×105 copies/g。⑻與進(jìn)水相比，二沉池出水中可移動元件、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、磺胺類和喹諾酮類耐藥基因的拷貝數(shù)分別降低了0～1.27 logs、0.48～2.54 l

12、ogs、0.53～2.51 logs、0.76～1.45 logs和0～1.27 logs?？梢苿釉谡麄€(gè)污水處理過程中的相對豐度最高達(dá)到0.75，這相當(dāng)于至少3/4的細(xì)菌含有可移動元件基因。⑼可移動元件、四環(huán)素類和磺胺類耐藥基因在醫(yī)院廢水中的相對豐度為0.86～2.12、0.05～0.39和0.13～0.23，且高于污水處理系統(tǒng)中的相對豐度。通過比較，可移動元件和耐藥基因的相對豐度（平均值）高低次序?yàn)?可移動元件＞磺胺類＞四環(huán)素類＞