再生水中抗性基因在BPAC-UF工艺中的去除及水平转移机制

发布时间：2020-05-15 09:04

【摘要】：针对污水厂二级出水中存在的非常规污染物─抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs),本研究将超滤(Ultrafiltration,UF)的过滤作用和生物粉末活性炭(Biological powdered activated carbon,BPAC)的生物降解及吸附作用联用,采用生物粉末活性炭-超滤(BPAC-UF)组合工艺对污水厂二级出水进行再生处理,研究膜出水中ARGs的分子量分布、主要存在形态以及污染物的去除效果,并探讨组合工艺中BPAC对水中ARGs浓度变化和对抗性质粒水平转移的影响。研究结果表明,二级出水中ARGs分子量主要分布在大于100 KDa区间上;直接UF工艺膜出水中各ARGs分子量分布无明显规律,差异性大;组合工艺膜出水中的各ARGs主要分布在大于30 KDa区间;通过探究二级出水中以及各处理工艺膜出水中ARGs存在形态发现,水中ARGs主要以游离态形式存在,并且游离态ARGs较细胞态ARGs更难去除;考察BPAC-UF组合工艺对水中污染物的去除效果发现:BPAC-UF组合工艺对水中ARGs有较好的去除效果,并且去除效果优于直接UF工艺;组合工艺对水中DOC的去除率为36.5%,优于直接UF工艺和BPAC吸附预处理;组合工艺可以有效去除二级出水中富里酸类与腐殖酸类有机物,降低水中溶解性有机物荧光强度。BPAC对水中ARGs浓度和微生物群落结构的影响研究结果表明,BPAC的微生物降解作用和吸附作用会去除一部分ARGs,但同时BPAC表面的微生物也会促进ARGs的转移扩增;从微生物群落结构分析发现BPAC会提高水中微生物丰度和种群多样性,在水中的变形杆菌、浮霉菌、芽单胞菌、厚壁菌、假单胞菌、噬氢菌、假黄单胞菌等多种优势菌种中,大多数为革兰氏阴性菌,并且多数具备运动器官鞭毛,有利于ARGs发生接合转移。通过构建荧光抗性质粒pHS-AVC-LW1144,采用激光共聚焦荧光显微镜观察质粒接合转移过程,发现该质粒可以通过供受体菌表面接触而在同种属或跨种属细菌间进行接合转移;投加BPAC可提高抗性质粒接合子浓度,促进抗性质粒接合转移,并且BPAC最佳投加量为20 mg/L;在BPAC表面微生物的作用下,在0~24 h时间段,质粒接合子浓度随时间而递增,在24 h~48 h时间段,质粒接合子浓度呈递减趋势;低温(4℃)条件下接合子浓度较常温(25℃)、高温(50℃)条件的浓度更高;碱性(pH=9)条件下的接合子浓度较酸性(pH=5)和中性(pH=7)条件的浓度更高。
【图文】：

第 1 章 绪论造成抗性基因污染现状日益严重现状。环境中的抗性基因的来源与转移扩散途径如图 1-1 所示。居民生活污水、医疗废药废水以及养殖厂废水中的抗生素抗性基因通过市政排水管网汇集到污水处理厂过一些物理或生化工艺处理后，以二级再生水和活性污泥形式排放到自然水环境中；二级再生水回补地表水或地下水，污泥肥化土地等到导致抗生素抗性基因又然环境。环境中的部分抗性基因具有可自我复制，自行转移扩散，且在自然水环以长时间的滞留等特性，最后经过食物链的营养传递，再次进入人体内，对食物安类健康构成很大的威胁。

第 1 章 绪论浓度及水中微生物群落结构变化的影响情况；并探究在不同温度和 pH 条件下对抗性基因扩散转移和微生物群落丰度及多样性的影响。（3）构建荧光质粒 pHS-AVC-LW1144，，改造供体菌以及受体菌，从质粒的接合转移角度探究 BPAC 投加量、接合时间、温度、pH 因素对抗性质粒在同种属细菌间水平转移的影响及转移规律。1.4.3 技术路线本研究将从 UF/BPAC-UF 组合工艺对二级出水中抗性基因和污染物的去除以及抗性基因的水平转移机理展开研究，具体的技术路线如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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本文编号：2664791