抗生素抗性基因在抗生素制藥廢水處理過程中的分布特征及控制原理研究.pdf

1、抗生素制藥廢水中高濃度的抗生素殘留為廢水中微生物產(chǎn)生抗生素抗性基因(ARGs)提供了良好的選擇壓力，同時(shí)廢水處理系統(tǒng)中高密度的微生物又為ARGs進(jìn)一步傳播擴(kuò)散提供了良好的條件，因此制藥廢水處理系統(tǒng)是造成ARGs產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散的重要源頭。而研究發(fā)現(xiàn)制藥廢水處理系統(tǒng)中各廢水處理單元對(duì)ARGs的消長(zhǎng)有重要影響。
　　本研究調(diào)查分析了我國北方六家典型抗生素制藥企業(yè)的廢水處理系統(tǒng)全流程中ARGs的分布情況，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)水、各廢水處理單元出水

2、、總出水及污泥樣品進(jìn)行采集并提取DNA。依據(jù)目前各類抗生素在環(huán)境中的存在情況以及制藥廠生產(chǎn)的抗生素種類等因素綜合分析，選取了磺胺類、四環(huán)素類、β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類和喹諾酮類五類共26種抗生素抗性基因型進(jìn)行了定性分析檢測(cè)。結(jié)果表明除了喹諾酮類抗性基因型的檢出頻率較低外，其它四類抗性基因型在各廢水處理廠中被廣泛檢出，其中兩種磺胺類、四種四環(huán)素類、三種β-內(nèi)酰胺類和一種大環(huán)內(nèi)酯類ARGs的檢出頻率是100％，還有四環(huán)素類抗性基因tetM、

3、tetS，β-內(nèi)酰胺類抗性基因OXA-2與大環(huán)內(nèi)酯類抗性基因ermC的檢出頻率也超過83.33％，總體來看廢水處理系統(tǒng)中ARGs普遍存在且種類眾多，廢水處理過程并沒有實(shí)現(xiàn)抗性基因的去除。此次試驗(yàn)檢測(cè)的制藥企業(yè)中除了其中一家企業(yè)生產(chǎn)β-內(nèi)酰胺類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素外，其它制藥廠均為單一種類抗生素生產(chǎn)企業(yè)，而ARGs定性檢測(cè)結(jié)果顯示各類ARGs廣泛存在于各廢水處理系統(tǒng)中，這說明廢水處理系統(tǒng)中ARGs種類與其制藥廠生產(chǎn)的抗生素種類不存在一一對(duì)應(yīng)

4、關(guān)系。
　　選取定性檢出頻率高的ARGs進(jìn)行定量分析。此次研究選取了兩種磺胺類、五種四環(huán)素類、三種β-內(nèi)酰胺類和一種大環(huán)內(nèi)酯類ARGs進(jìn)行定量檢測(cè)。結(jié)果顯示雖然出水中ARGs濃度略低于進(jìn)水，但出水中各類ARGs的平均濃度仍高于103copies/mL，磺胺類ARGs的濃度甚至達(dá)到108copies/mL，大量ARGs隨著出水排出系統(tǒng)，成為環(huán)境中ARGs污染的重要來源。而剩余污泥中ARGs的濃度更是達(dá)到1010copies/g，而目

5、前污泥還田施肥是普遍存在的污泥處置方式之一，其對(duì)ARGs傳播擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。此外，對(duì)廢水處理系統(tǒng)中ARGs的歸趨研究發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)處理方式是有效的消減ARGs的方式，而通過對(duì)整個(gè)廢水處理系統(tǒng)質(zhì)量流的計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)生物處理單元存在促進(jìn)ARGs傳播擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。因此合理設(shè)置廢水處理構(gòu)筑物是消減抗性基因的重要方式。
　　制藥行業(yè)廢水作為環(huán)境中ARGs的重要源頭，其ARGs的排放對(duì)人體健康及生態(tài)安全存在的潛在危害風(fēng)險(xiǎn)已不容小覷，此