污水处理厂抗生素和抗生素耐药基因的清除及微生物对抗生素降解的初步研究

发布时间：2020-11-20 06:02

　　 抗生素是微生物或动植物在生长发育和新陈代谢过程中产生的一类具有一定生物活性的物质。人类最早使用的抗生素是1940年二战时所使用的青霉素,当时是治疗细菌感染的特效药。随着科学技术的成熟和技术的革新,越来越多的抗生素被人类所发现和利用。抗生素的长时间使用,给我们带来方便的同时也带来了巨大的问题,例如抗生素污染问题,已经引起了广泛的重视。抗生素污染会带来一系列严重的后果,其中最主要的就是诱导细菌产生对抗生素的耐药性。人类有很多种疾病都是细菌感染所造成的,抗生素可以杀灭致病细菌,使人类恢复健康。但是随着抗生素的滥用,环境中及人畜中甚至植物中都有一定量的抗生素残留下来,微量抗生素的存在诱导细菌产生耐药性变成耐药性细菌。耐药基因可以在环境中进行大范围的转移和扩散,若进入致病细菌,细菌就可以获得对抗生素的耐受性,成为多重耐药菌。普通的抗生素对多重耐药菌的杀灭效果有限,人类只能研究新的抗生素,但是抗生素的研究进程跟不上耐药细菌产生的速度,若现有的抗生素对致病菌无法起作用则人类的健康将面临来自疾病的巨大威胁。抗生素在自然环境中大量储存在污水厂中。本文对济南市光大水务(一厂)几种主要抗生素和抗生素耐药相关基因的处理效果进行了探究。本文的工作对提高污水厂处理污水的能力,优化污水厂对抗生素和抗生素耐药相关基因的去除方式有一定的促进意义。同时,本文还对微生物降解抗生素进行了初步探究,为今后微生物降解抗生素机制的深入研究提供基础。光大水务的污水处理流程大致可分为进水、厌氧处理、好氧处理、淤泥沉淀和出水这五个步骤。以污水进水口、厌氧处理池、好氧处理池、二次沉淀池、污水出水口为取样点,用各个取样点的污水样品及二沉池的活性淤泥作为实验材料进行探究。选取了具有代表性的10大类共34种抗生素耐药基因和3种整合酶基因进行PCR检测。结果发现同β-内酰胺类、四环素类、喹诺酮类、氯霉素类、氨基糖苷类、大环内酯类、磺胺类这七类常用抗生素相关的耐药基因及整合酶基因在五个取样点中至少可以检出一种。抗生素耐药相关基因在进水口检测出的最多,出水口最少。根据我们对各取样点抗生素耐药相关基因检测结果,选取了具有代表性的β-内酰胺类耐药基因blaTEM、四环素类耐药基因tetW、喹诺酮类耐药基因qnrS、氯霉素类耐药基因cmlA和floR、大环内酯类耐药基因ermB、磺胺类耐药基因sull、Ⅰ型整合酶基因intl1和16S rDNA进行丰富度测定。以耐药相关基因的丰富度和16S rDNA丰富度的比值来代表单位菌体内抗生素耐药相关基因的含量。并以此比值作为污水处理对耐药相关基因清除能力的衡量标准。通过分析,各种耐药相关基因的相对含量在污水处理前和处理后基本没有变化,说明污水处理系统并不能清除污水里的抗生素耐药相关基因。利用超高效液相色谱串联质谱法对头孢氨苄、磺胺甲恶唑和红霉素在污水处理过程中的清除情况进行了分析。分析结果可知,进水口这四种抗生素都有所检出,含量在10ng/L-100ng/L之间,说明抗生素已经在济南的生活污水中广泛存在,污染已经非常严重。经过污水处理后,三种抗生素的含量都有所降低,红霉素的含量降低了 87.5%、头孢氨苄降低了 28%、磺胺甲恶唑和红霉素的含量已经降低到检测限以下。说明污水处理厂的处理工艺能够较好的消除抗生素的残留,具体的机制需要进一步深入探究。从养鸡场废水中得到了一株能够高效降解头孢氨苄的细菌,经过鉴定为奇异变形杆菌。其在实验室条件下24 h内对头孢氨苄的降解效率可以达到60%,其降解行为基本发生在12 h内,该菌产生的能够降解头孢氨苄的物质经过实验验证存在于细菌细胞内,用6大类12种抗生素对该菌进行药物耐受性实验,通过分析发现该菌对11种常见的抗生素都有一定程度的耐受性,为多重耐药菌。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X703
【部分图文】：

Ｒｅｃｙｃｌｅｄ?ｓｌｕｄｇｅ??图２－１污水处理厂主要处理流程及取样点??（ＩＷ代表污水进水口样品、ＡｎＤ代表厌氧处理池样品、ＡｅＤ代表好氧处理池样品、ＳＴ??代表二次沉淀池样品、ＥＷ代表污水出水口样品、ＡＳ代表活性淤泥）??

图２－２?ＰＣＲ产物电泳示意图（Ｍ代表ｍａｒｋｅｒ，从上往下分别为５０００ｂｐ、３０００ｂｐ、??２０００ｂｐ、１５００ｂｐ、ｌＯＯＯｂｐ、７５０ｂｐ、５００ｂｐ、２５０ｂｐ、ｌＯＯｂｐ

素类耐药基因、万古霉素类耐药基因、氨基糖苷类耐药基因、磺胺类耐药基因、??多粘菌素耐药基因、（３－内酰胺类耐药菌和碳青霉烯类耐药基因一共１０大类３４种抗??生素耐药基因和３种整合酶基因进行了检测，结果如图２－３所示，在各个取样点中??都存在多种抗生素耐药相关基因。整合酶基因、喹诺酮类耐药基因、四环素类耐??药基因、氨基糖苷类耐药基因、磺胺类耐药基因、Ｐ－内酰胺类耐药基因、碳青霉烯??类耐药基因在所有的样品中都有所检出。活性淤泥中抗生素耐药相关基因最多，??有２６种。出水口抗生素耐药相关基因最少，有２０种。??ｍｉｌｌ?ｍＵ２?ｍｔＩ３?ｑｎｒＡ?ｑｎｉＢ?ｑｎｒＣ?ｑｒｔｒＤ?ｏｑｔＡ?ｏｑ／Ｂ?ｑｅｐＡ?ｑｎｔＳ?ｃａ！?ｃｒｒＭ?ｆｌｏＲ?ｅｍＢ?ｔｅｔＡ?Ｓｅｉｆｌ?ｔｏｔＣ?ｔｅｔＤ?ｔｅｔＷ?ｖａｎＡ?ｖａｏＢ?ａｄｄＢ?ａ０ｄＡ２ａｅｉｅｉＡ１?ｓｏｉｌ?ｓｕｔ２?ｓｕｌ３?ｍｃｒ－１?＾?＾?＾?＾??！?Ｉ?［?１?ｊ?ｒ?Ｉ?ｔ?＂??Ｉ?Ｉ???ｉ?Ｉ?ｌ?Ｉ?１?Ｉ?ｉ?．?Ａ?
【参考文献】

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2 李彦文;张艳;莫测辉;邰义萍;吴小莲;王纪阳;苏青云;;广州市蔬菜中喹诺酮类抗生素污染特征及健康风险初步研究[J];环境科学;2010年10期

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本文编号：2891055