猪粪堆肥过程中四环素类抗生素的生物转化及降解研究进展
发布时间：2021-03-24 23:32
四环素类抗生素（TCs）是畜禽养殖业中一类重要的兽药。随着畜禽养殖集约化,越来越多的抗生素经畜禽机体代谢进入环境,导致了对人类健康和生物安全等的危害。堆肥是无害化去除畜禽粪便中TCs的常见方法,能最大程度削减畜禽粪便中TCs的残留。笔者根据国内堆肥处理猪粪中抗生素残留的现状,结合国内外猪粪堆肥化技术的最新研究进展,从TCs生物转化、生物和非生物降解途径,阐述了猪粪堆肥过程中环境因子的调控、微生物群落结构与组成的变化和TCs的生物降解机制,旨在为未来畜禽粪便无害化、肥料资源化利用提供理论依据和技术参考。
【文章来源】：生态毒理学报. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
猪粪中TCs的来源及其潜在的转移途径
堆肥处理是猪粪中TCs降解的常用方法，而实际生产中，猪粪堆肥中TCs的降解又是一复杂过程，受多重理化参数的影响[27]。Mitchell等[28]研究发现，堆肥中TCs的降解程度与堆体湿度、温度、总氮、总磷和C/N等理化参数间存有很大的相关性。当猪粪堆体含水率>70%时，堆体孔隙率降低，氧气透气量下降，不利于好氧发酵;当堆体含水率<40%时，好氧微生物的生理活性将会受到影响[29]。常会庆等[30]在不同温度下对脱水污泥堆肥，发现堆体环境温度对微生物的活性、有害物质的降解等具有重要影响，25℃比10℃更有利于有机质降解和污泥堆体的腐熟。相反，Huang等[31]通过定量PCR和16s RNA高通量测序发现，高温条件下猪粪中适度的抗生素残留，对猪粪微生物可产生短暂的抑制作用，但是在堆粪过程中如果不能有效地抑制病原体和抗性基因转移，高温并不一定能更好地去除粪中抗生素的ARGs。此外，储意轩等[32]调查发现，在堆肥过程中，粪中微生物代谢有机酸的产生或挥发、有机氮的分解和氨气的释放均可使堆体p H发生变化，对猪粪中TCs的降解产生不同程度的影响。有研究表明，猪粪堆肥中添加不同比例的生物炭，可使堆体提前3 d进入高温期，堆体生物炭总氮含量增加。高温条件下，当堆体中C/N含量降低时，猪粪中的氮会以氨气的形式挥发;当堆体C/N超过35时，粪中微生物需进行多次代谢循环，导致降解速度下降[33-34]。周思等[35]在猪粪中添加锯末和秸杆调控猪粪中C/N时，发现初始C/N为(23～27)∶1时，堆肥效果最好。因此，猪粪堆肥中理化参数的调控对猪粪中抗生素的降解至关重要。猪粪堆肥过程中堆体常见的理化参数控制值如表2所示。2 猪粪中ARGs的水平传播(Horizontal transmis-sion of ARGs in pig manure)
【参考文献】：
期刊论文
[1]畜禽养殖废弃物无害化资源利用模式[J]. 吴伯清. 中国畜禽种业. 2019(07)
[2]山东东营地区畜禽粪便中抗生素残留研究[J]. 任君焘,徐琳. 黑龙江畜牧兽医. 2019(06)
[3]污水处理厂中抗生素去除规律研究进展[J]. 李士俊,谢文明. 环境科学与技术. 2019(03)
[4]畜禽粪便中氟喹诺酮类抗生素的生物转化与机制研究进展[J]. 夏湘勤,黄彩红,席北斗,檀文炳,唐朱睿. 农业环境科学学报. 2019(02)
[5]畜禽粪便中残留抗生素污染特征及其生物降解的研究进展[J]. 储意轩,汪华,方程冉,吴新楷,姜澜慧. 科技通报. 2018(11)
[6]光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究[J]. 王攀攀,袁巧霞,周文兵. 农业工程学报. 2018(23)
[7]高通量测序技术分析猪粪堆肥过程中微生物群落结构变化[J]. 黄雅楠,王晓慧,曹琦,傅学聪,付文怡,马杰,张明. 微生物学杂志. 2018(05)
[8]中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展[J]. 曾巧云,丁丹,檀笑. 生态环境学报. 2018(09)
[9]畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展[J]. 成登苗,李兆君,张雪莲,冯瑶,张树清. 中国农业科学. 2018(17)
[10]各种吸附材料在去除水中四环素类抗生素残留的应用[J]. 陈琨,黄东萍. 广西医科大学学报. 2018(08)
博士论文
[1]铜对畜禽粪便堆肥过程中微生物群落及抗性基因影响机理研究[D]. 殷亚楠.西北农林科技大学 2018
[2]粪便好氧堆肥过程中典型抗生素的行为特性研究[D]. 时红蕾.西安建筑科技大学 2018
[3]基于分子生物学的堆肥功能微生物种群与体系基质特性关系研究[D]. 张嘉超.湖南大学 2013
硕士论文
[1]四环素降解菌筛选及其降解特性研究[D]. 陶美.西南交通大学 2018
[2]生物炭对堆肥过程中微生物群落多样性及抗生素抗性基因的影响[D]. 李海超.西北农林科技大学 2017
[3]四环素在堆肥过程中的降解及其对堆肥中微生物群落功能多样性的影响[D]. 马骏.西北农林科技大学 2016
[4]长期定量施用猪粪稻田土壤中典型抗生素及其抗性基因污染研究[D]. 楼晨露.浙江大学 2016
[5]畜禽粪便资源化利用潜力研究[D]. 黎运红.华中农业大学 2015
[6]土霉素和磺胺二甲嘧啶对堆肥过程中微生物群落多样性及抗性基因的影响[D]. 张凯煜.西北农林科技大学 2015
本文编号：3098593
【文章来源】：生态毒理学报. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
猪粪中TCs的来源及其潜在的转移途径
堆肥处理是猪粪中TCs降解的常用方法，而实际生产中，猪粪堆肥中TCs的降解又是一复杂过程，受多重理化参数的影响[27]。Mitchell等[28]研究发现，堆肥中TCs的降解程度与堆体湿度、温度、总氮、总磷和C/N等理化参数间存有很大的相关性。当猪粪堆体含水率>70%时，堆体孔隙率降低，氧气透气量下降，不利于好氧发酵;当堆体含水率<40%时，好氧微生物的生理活性将会受到影响[29]。常会庆等[30]在不同温度下对脱水污泥堆肥，发现堆体环境温度对微生物的活性、有害物质的降解等具有重要影响，25℃比10℃更有利于有机质降解和污泥堆体的腐熟。相反，Huang等[31]通过定量PCR和16s RNA高通量测序发现，高温条件下猪粪中适度的抗生素残留，对猪粪微生物可产生短暂的抑制作用，但是在堆粪过程中如果不能有效地抑制病原体和抗性基因转移，高温并不一定能更好地去除粪中抗生素的ARGs。此外，储意轩等[32]调查发现，在堆肥过程中，粪中微生物代谢有机酸的产生或挥发、有机氮的分解和氨气的释放均可使堆体p H发生变化，对猪粪中TCs的降解产生不同程度的影响。有研究表明，猪粪堆肥中添加不同比例的生物炭，可使堆体提前3 d进入高温期，堆体生物炭总氮含量增加。高温条件下，当堆体中C/N含量降低时，猪粪中的氮会以氨气的形式挥发;当堆体C/N超过35时，粪中微生物需进行多次代谢循环，导致降解速度下降[33-34]。周思等[35]在猪粪中添加锯末和秸杆调控猪粪中C/N时，发现初始C/N为(23～27)∶1时，堆肥效果最好。因此，猪粪堆肥中理化参数的调控对猪粪中抗生素的降解至关重要。猪粪堆肥过程中堆体常见的理化参数控制值如表2所示。2 猪粪中ARGs的水平传播(Horizontal transmis-sion of ARGs in pig manure)
【参考文献】：
期刊论文
[1]畜禽养殖废弃物无害化资源利用模式[J]. 吴伯清. 中国畜禽种业. 2019(07)
[2]山东东营地区畜禽粪便中抗生素残留研究[J]. 任君焘,徐琳. 黑龙江畜牧兽医. 2019(06)
[3]污水处理厂中抗生素去除规律研究进展[J]. 李士俊,谢文明. 环境科学与技术. 2019(03)
[4]畜禽粪便中氟喹诺酮类抗生素的生物转化与机制研究进展[J]. 夏湘勤,黄彩红,席北斗,檀文炳,唐朱睿. 农业环境科学学报. 2019(02)
[5]畜禽粪便中残留抗生素污染特征及其生物降解的研究进展[J]. 储意轩,汪华,方程冉,吴新楷,姜澜慧. 科技通报. 2018(11)
[6]光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究[J]. 王攀攀,袁巧霞,周文兵. 农业工程学报. 2018(23)
[7]高通量测序技术分析猪粪堆肥过程中微生物群落结构变化[J]. 黄雅楠,王晓慧,曹琦,傅学聪,付文怡,马杰,张明. 微生物学杂志. 2018(05)
[8]中国农业土壤中四环素类抗生素污染现状及来源研究进展[J]. 曾巧云,丁丹,檀笑. 生态环境学报. 2018(09)
[9]畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展[J]. 成登苗,李兆君,张雪莲,冯瑶,张树清. 中国农业科学. 2018(17)
[10]各种吸附材料在去除水中四环素类抗生素残留的应用[J]. 陈琨,黄东萍. 广西医科大学学报. 2018(08)
博士论文
[1]铜对畜禽粪便堆肥过程中微生物群落及抗性基因影响机理研究[D]. 殷亚楠.西北农林科技大学 2018
[2]粪便好氧堆肥过程中典型抗生素的行为特性研究[D]. 时红蕾.西安建筑科技大学 2018
[3]基于分子生物学的堆肥功能微生物种群与体系基质特性关系研究[D]. 张嘉超.湖南大学 2013
硕士论文
[1]四环素降解菌筛选及其降解特性研究[D]. 陶美.西南交通大学 2018
[2]生物炭对堆肥过程中微生物群落多样性及抗生素抗性基因的影响[D]. 李海超.西北农林科技大学 2017
[3]四环素在堆肥过程中的降解及其对堆肥中微生物群落功能多样性的影响[D]. 马骏.西北农林科技大学 2016
[4]长期定量施用猪粪稻田土壤中典型抗生素及其抗性基因污染研究[D]. 楼晨露.浙江大学 2016
[5]畜禽粪便资源化利用潜力研究[D]. 黎运红.华中农业大学 2015
[6]土霉素和磺胺二甲嘧啶对堆肥过程中微生物群落多样性及抗性基因的影响[D]. 张凯煜.西北农林科技大学 2015
本文编号：3098593
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nyxlw/3098593.html
