生態(tài)中心在污泥抗生素抗性基因污染控制研究中取得進(jìn)展
城市污泥既是抗生素抗性基因(args)的重要蓄積庫(kù),又是向環(huán)境傳播抗性的重要污染源。生物處理(如堆肥、厭氧消化)不僅廣泛應(yīng)用于污泥減量化和資源化,也是削減args及控制抗性傳播的重要環(huán)節(jié)。中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心水污染控制實(shí)驗(yàn)室魏源送研究組多年來(lái)致力于污泥生物處理的研究與應(yīng)用,近年來(lái)以污泥抗生素抗性基因污染控制為目標(biāo),在強(qiáng)化污泥減量化和資源化效果的同時(shí)提高抗生素抗性基因污染的削減效果,今年以來(lái)研究成果相繼發(fā)表在《水資源》(waterresearch,2016,91,339-349)和《生物資源技術(shù)》(bioresourcetechnology,2016,217:28–36;bioresourcetechnology,2016,217:37–43)。
研究組采用實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方式,通過(guò)工藝操作參數(shù)的優(yōu)化,分別研究了兩種污泥厭氧生物處理(污泥和餐廚混合厭氧消化、基于微波預(yù)處理的強(qiáng)化污泥厭氧消化)和兩種污泥好氧處理(堆肥和生物干化)對(duì)args的削減效果,實(shí)現(xiàn)了在強(qiáng)化污泥堆肥、污泥生物干化和污泥厭氧消化的同時(shí)對(duì)args的有效削減,并對(duì)其中的微生物學(xué)機(jī)理進(jìn)行了深入探討。研究結(jié)果表明,1)優(yōu)化的通風(fēng)策略不僅強(qiáng)化了污泥生物干化效果,而且提高了args和水平轉(zhuǎn)移元件(mges)的削減效果。添加沸石粉不僅能夠提高污泥堆肥的保氮效果,而且能夠有效削減args。2)污泥厭氧消化對(duì)args具有一定程度的富集作用,但基于微波預(yù)處理的污泥厭氧消化、污泥和餐廚混合厭氧消化,不僅能夠強(qiáng)化污泥厭氧消化,而且能有效削減args。綜合考慮污泥產(chǎn)甲烷效果、耐藥菌與抗性基因的削減效果,基于微波-過(guò)氧化氫-堿組合預(yù)處理的強(qiáng)化污泥厭氧消化工藝最為適宜。3)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明,微生物群落結(jié)構(gòu)演替是影響污泥生物處理過(guò)程中args歸趨的主導(dǎo)因素,其次是基因水平轉(zhuǎn)移和重金屬選擇壓力。上述研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)污泥減量化、資源化及其抗性基因污染控制提供了新的思路。
上述研究得到國(guó)家水專項(xiàng)課題和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。論文的第一作者分別是助理研究員張俊亞、佟娟,通訊作者為研究員魏源送。