養(yǎng)殖處理設(shè)備糞便污水處理工程

養(yǎng)殖處理設(shè)備糞便污水處理工程

不同畜禽糞便中，不同抗生素抗性基因的豐度也存在很大差異，這不僅與抗生素的使用類型和使用量直接相關(guān)，而且可能與抗生素的區(qū)域性使用差異有關(guān).例如，在養(yǎng)豬場(chǎng)四環(huán)素類抗生素使用較多的地區(qū)，豬糞中殘留的四環(huán)素(表 1)及其抗性基因含量(表 2)較高;在養(yǎng)雞、養(yǎng)鴨場(chǎng)磺胺類抗生素使用較 多的地區(qū)，雞糞和鴨糞中殘留的磺胺類抗生素(表 1)

及其抗性基因(表 2)的含量較高.同時(shí)，人們研究了減少抗生素使用量對(duì)抗生素抗性基因的削減作用.例如，Klare等(1999)調(diào)查了德國(guó)全面禁止畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中使用阿伏霉素(avopracin)之后豬肉和人糞便中大腸桿菌的阿伏霉素抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌的阿伏霉素抗性明顯下降.在丹麥動(dòng)物飼料添加劑中禁用阿維霉素(avilamycin)、紅霉素(eryt

hrocin)、萬(wàn)古霉素(vancomycin)和維吉尼霉素(virginiamycin)之后，Aarestrup等(2001)調(diào)查了畜禽糞便中大腸桿菌對(duì)這幾種抗生素的抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗性均有不同程度的降低.這些都說(shuō)明抗生素抗性的產(chǎn)生同抗生素的使用息息相關(guān).但是，這種抗性的降低只是表現(xiàn)在抗性程度上，而實(shí)際上抗性基因即使在沒(méi)有相應(yīng)抗生素存在時(shí)，也會(huì)存在長(zhǎng)達(dá)幾年的時(shí)間(Johnsen et al., 2009).另外，很有可能抗性基因潛伏在微生物體內(nèi)而沒(méi)有進(jìn)行表達(dá)產(chǎn)生抗性，當(dāng)存在相應(yīng)的環(huán)境壓力時(shí)，通過(guò)基因水平轉(zhuǎn)移，進(jìn)入合適的微生物體內(nèi)之后才會(huì)表現(xiàn)出抗性.

文獻(xiàn)中有關(guān)畜禽糞便生物處理過(guò)程中抗生素抗性基因的分

禽糞便生物處理過(guò)程中抗生素和重金屬抗性基因的賦存特征與削減效果

　　畜禽糞便生物處理的主要工藝為好氧堆肥和厭氧消化，均對(duì)抗生素抗性基因具有較好的削減效果.如Chen等(2007)采用實(shí)時(shí)定量PCR方法調(diào)查了6種紅霉素抗性基因(erm)在牛糞和豬糞經(jīng)堆肥處理、豬糞廢水經(jīng)氧化溝和生物濾池處理后的豐度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比氧化溝和生物濾池處理豬糞廢水，堆肥可明顯削減豬糞中的erm抗性基因，削減率zui高達(dá)到了7.3 logs，而其它處理工藝對(duì)抗性基因基本無(wú)削減.Cheng等(2013)調(diào)查了杭州8個(gè)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中10種四環(huán)素抗性基因、2種磺胺類抗性基因及整合子intl1的豐度和多樣性，并考察了3個(gè)

豬場(chǎng)不同廢水處理工藝(厭氧消化+ A/O工藝+生態(tài)溝)對(duì)這些抗生素抗性基因的削減情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12種抗性基因的豐度在經(jīng)過(guò)厭氧消化后，大部分有所降低，但在后續(xù)的生物處理過(guò)程中，基本無(wú)變化，有些抗性基因如sul1和sul2豐度反而有所增加.

　　目前尚未有針對(duì)畜禽糞便厭氧消化和堆肥過(guò)程中抗生素抗性基因變化的研究報(bào)道，而對(duì)污泥厭氧消化過(guò)程中抗生素抗性基因變化的研究較多.如Ma等(2011)在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了中溫和高溫厭氧消化對(duì)中9種抗性基因的削減情況，結(jié)果表明中溫厭氧消化能大幅削減sulI、sulII、tetC、tetG和tetX，并且隨著水力停留時(shí)間的增加，削減效果更明顯，但tetW、ermB和ermF反而會(huì)增加;47 ℃、52 ℃、59 ℃的高溫厭氧消化能夠更有效地削

減tetW、ermB、tetO、tetX和ermB、ermF，卻對(duì)其它抗性基因和intl1的削減效果很差，tetC和tetG反而有所增加;然而，污泥熱水解預(yù)處理能夠有效削減所有的抗性基因，但厭氧消化之后抗性基因都出現(xiàn)了.Diehl和LaPara(2010)在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了22 ℃、37 ℃、46 ℃、55 ℃條件下厭氧消化和好氧消化對(duì)污泥中tetA、tetL、tetO、tetW、tetX和intl1的削減情況，結(jié)果表明在37 ℃、46 ℃、55 ℃厭氧條件下，各種抗性基因都能大幅削減，但在好氧條件下各種抗性基因卻基本無(wú)削減，他們據(jù)此提出高溫厭氧消化或許是削減各種抗性基因較好的方式.

　　重金屬抗性基因在畜禽糞便生物處理過(guò)程中的研究尚未見報(bào)道.總之，好氧堆肥和厭氧消化對(duì)畜禽糞便中抗生素和重金屬及其抗性基因的削減均具有一定的效果，但工藝類型、工藝操作參數(shù)及微生物群落等對(duì)畜禽糞便生物處理過(guò)程中抗生素和重金屬及其抗性基因賦存與轉(zhuǎn)歸的影響，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究.

　　4 畜禽糞便土地利用過(guò)程中抗生素和重金屬抗性基因的賦存特征

　　畜禽糞便的土地利用給環(huán)境帶來(lái)了大量攜帶有抗性基因的微生物，但這些微生物所帶來(lái)的影響，相對(duì)于攜帶的抗性基因來(lái)說(shuō)，可能只是瞬時(shí)的(Heuer and Smalla， 2007).Heuer等(2008)研究發(fā)現(xiàn)，豬糞施入土壤后，土壤中微生物群落在* d受到了較大的影響，但很快又恢復(fù)了;而在175 d之后土壤中sul1和sul2兩種抗性基因的豐度仍然達(dá)

了10-5 copies/16S rRNA.Heuer和Smalla(2007)研究了糞便和磺胺類抗生素對(duì)耕地中抗生素抗性基因的協(xié)同選擇作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種協(xié)同作用至少持續(xù)了兩個(gè)月，這主要是因?yàn)榧S便中攜帶有更多的伴隨有多種抗性基因的質(zhì)粒，這些質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到土壤中土著微生物體內(nèi)，極大地延長(zhǎng)了抗生素抗性基因在土壤中的存活時(shí)間.Knapp等(2010)分析了新西蘭在1

940—2008年間的土壤樣品，發(fā)現(xiàn)自從1940年開始大面積使用抗生素之后，土壤中β-內(nèi)酰胺類、紅霉素及四環(huán)素抗性基因的豐度逐年增加，并且還在繼續(xù)增長(zhǎng)，這與自1950年開始大規(guī)模使用獸用抗生素*.總之，畜禽糞便中微生物進(jìn)入土壤之后，并沒(méi)有對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生太大的影響，但其中的抗性基因通過(guò)基因的水平轉(zhuǎn)移，卻在土壤中保留了很長(zhǎng)時(shí)間。