解偶联剂对污泥减量化过程中抗生素抗性基因的影响研究

发布时间：2017-04-27 18:04

  本文关键词：解偶联剂对污泥减量化过程中抗生素抗性基因的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance genes, ARGs)作为新型污染物成为了研究热点,其在环境中的大量出现与快速传播以及潜在的危害值得关注。污水处理厂是环境中抗生素抗性基因的重要来源,已有大量研究发现在污水处理厂的污泥中含有较高浓度的抗性基因。而污泥的处理处置是污水处理厂的难题。解偶联技术用于污泥减量已有大量的研究,其污泥减量效果也已得到认可,但解偶联剂对污泥中污染物如抗性基因的影响还未见报道。本文选用了三种解偶联剂-3,3',4',5-四氯水杨酰苯胺(TCS)、对硝基苯酚(pNP)和2,4-二硝基苯酚(DNP),分别添加于活性污泥中进行污泥减量试验,测定污泥产率,并对减量后污泥中12种抗生素抗性基因(tetC、tetG、tetO、tetW、tetX、sulⅠ、sulⅡ、ermB、 ermF、dfrA1、dfrA12、blaTEM)以及一类整合子整合酶基因intIl和16S　rRNA基因进行了定量检测。此外,利用耐药质粒RP4的接合转移特性,从基因水平转移角度初步探究了解偶联剂对抗生素抗性基因作用的机理。结果表明：1)三种解偶联剂(TCS、pNP、DNP)均对活性污泥有良好的减量效果,其中TCS在浓度为4 mg/L时达到最佳减量效果,污泥量减产94%；pNP在浓度为15 mg/L时达到最佳减量效果,污泥量减产79%；DNP在浓度为10 mg/L时达到最佳减量效果,污泥量减产65%。其次,三种解偶联剂的添加对污泥的COD、总氮和总磷的去除效果均有一定的影响。2) TCS、pNP和DNP的减量作用促进了污泥中抗生素抗性基因(ARGs)的增加。在一定浓度范围内,解偶联剂对抗性基因的增殖有促进作用,且在TCS、 pNP和DNP浓度分别为4、15和10mg/L时,ARGs的相对丰度达最大值,分别约为对照组的8.3、3.3和1.3倍,相比之下,TCS对抗性基因的促进作用最强,DNP对抗性基因的丰度影响最小。但当浓度继续增加,由于解偶联剂的生物毒性使得细菌生长受到强烈的抑制甚至死亡,导致抗性基因的增殖扩散受到抑制,ARGs的相对丰度随之减小。3)解偶联剂作用下的污泥减量过程中,污泥中的五类抗生素抗性基因的相对丰度与可移动基因元件intI1的相对丰度都呈显著相关(p0.05),表明解偶联剂作用下抗性基因相对丰度的改变与水平基因转移密切相关。4)解偶联剂TCS和pNP对耐药质粒RP4在大肠杆菌之间的接合转移有促进作用,且接合转移频率随着接合时问的延长先增加后减小,在18 h时达到最大值,随后下降。解偶联剂对RP4接合转移的促进效果也与解偶联剂的添加浓度有关。浓度为4 mg/L的TCS作用下质粒RP4的接合转移频率最高,是空白对照组的24倍左右；浓度为15 mg/L的pNP作用下质粒RP4的接合转移频率最高,是空白对照组的6倍左右。接合转移是水平基因转移的重要方式之一,表明解偶联剂对抗性基因相对丰度增加的促进作用可能是抗性基因的水平转移的结果。
【关键词】：解偶联剂 污泥减量 抗生素抗性基因 接合转移
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢6-7
• 前言7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 抗生素的来源与污染现状15-16
• 1.1.1 抗生素的来源15
• 1.1.2 抗生素的污染现状15-16
• 1.2 环境中抗生素抗性基因的产生与传播扩散16-19
• 1.2.1 抗生素抗性基因的产生16-17
• 1.2.2 抗生素抗性基因的传播扩散17-19
• 1.3 污水处理厂污泥的处置现状19-20
• 1.4 解偶联技术在污泥减量化上的研究进展20-23
• 1.4.1 解偶联技术在污泥减量化上的应用20-21
• 1.4.2 解偶联技术对污水处理的影响21-22
• 1.4.3 解偶联技术对污泥性质的影响22-23
• 1.5 研究目标与内容23-25
• 1.5.1 研究目标23
• 1.5.2 研究内容23-25
• 第二章 实验材料和试验方法25-34
• 2.1 实验材料与装置25-27
• 2.1.1 试剂和试剂盒25-26
• 2.1.2 仪器和设备26
• 2.1.3 常用溶剂和培养基的配制26-27
• 2.2 试验方法27-33
• 2.2.1 MLSS、COD、总氮和总磷的测定方法27-29
• 2.2.2 抗性基因的分析检测方法29-33
• 2.2.2.1 污泥样品预处理29
• 2.2.2.2 DNA的提取方法29
• 2.2.2.3 DNA纯度与浓度的测定29-32
• 2.2.2.4 实时荧光定量PCR32-33
• 2.2.3 耐药质粒RP4转移频率的测定方法33
• 2.3 实验数据的处理方法33-34
• 第三章 解偶联剂对活性污泥的减量效果研究34-44
• 3.1 前言34
• 3.2 实验材料与方法34-37
• 3.2.1 样品采集34-35
• 3.2.2 解偶联剂对污泥样品的减量处理35-36
• 3.2.3 测定项目和方法36-37
• 3.3 结果与讨论37-42
• 3.3.1 TCS浓度对污泥产率Yobs及污泥基质去除率的影响37-39
• 3.3.2 pNP浓度对污泥产率Yobs及污泥基质去除率的影响39-41
• 3.3.3 DNP浓度对污泥产率Yobs及污泥基质去除率的影响41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 解偶联剂对污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响44-52
• 4.1 前言44-45
• 4.2 实验材料与方法45
• 4.2.1 实验样品45
• 4.2.2 DNA的提取与处理45
• 4.2.3 荧光定量PCR实验方法45
• 4.3 结果与讨论45-50
• 4.3.1 TCS对ARGs相对丰度的影响及ARGs与intI1的相关性分析46-48
• 4.3.2 pNP对ARGs相对丰度的影响及ARGs与intI1的相关性分析48-49
• 4.3.3 DNP对ARGs相对丰度的影响及ARGs与intIl的相关性分析49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 解偶联剂对抗生素抗性基因水平转移的影响研究52-59
• 5.1 前言52
• 5.2 实验材料与方法52-55
• 5.2.1 实验材料52-53
• 5.2.2 细菌培养和接合转移实验53-54
• 5.2.3 接合转移实验的影响因素54
• 5.2.4 接合子的筛选54-55
• 5.3 结果与讨论55-58
• 5.3.1 解偶联剂作用下接合时间对RP4质粒接合转移频率的影响55-56
• 5.3.2 解偶联剂浓度对RP4质粒接合转移频率的影响56-58
• 5.3.2.1 TCS浓度对RP4质粒接合转移频率的影响56-57
• 5.3.2.2 pNP浓度对RP4质粒接合转移频率的影响57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结59-62
• 6.1 结论59-60
• 6.2 创新点60
• 6.3 建议与展望60-62
• 参考文献62-69
• 个人简历69
• 攻读硕士学位期间学术成果69

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本文编号：331132