养殖场及周边农田土壤抗生素抗性基因和重金属污染初步研究

摘要

抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因(antibioticresistancegenes，ARGs)污染已经引起人们的广泛关注。与此同时，环境中重金属等传统污染物的污染状况也呈加剧趋势。本研究以上海地区典型养殖场为研究对象，对养殖场及周边农田土壤中6种抗生素、7种重金属以及8种代表性抗生素抗性基因(ARGs)的存在和含量水平进行了研究。并在此基础上探讨分析了抗生素与ARGs以及重金属与ARGs丰度的相关性，主要结论如下:
　　 (1)养殖场及周边农田土壤中6种抗生素含量水平研究结果显示，各样本中磺胺类抗生素、四环素类抗生素和氯霉素的含量范围分别为0.20～24.66、0.29～33.37和0.11～17.85mg·kg-1。此外，所有样本中四环素类抗生素含量水平总体要高于磺胺类抗生素。
　　 (2)使用ICP-AES及AMS-254测汞仪分析了样本中7种典型重金属(Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、As、Hg)的污染水平。所有样本中除Cd外，其它几种重金属均有不同程度检出。动物粪便、农田土壤以及河流底泥样本中Hg的含量范围为121.67～400.00μg.kg-1。其它5种重金属在样本中含量也均较高，其中Zn含量最高，为75.9～4333.8mg·kg-1，Cu次之，为32.3～730.1mg.kg-1。另外，除Zn和Cu外，As、Cr、Pb含量也较高，分别为2.6～617.2、0.0～70.4和2.7～50.0mg·kg-1。然而，废水及河水中重金属含量水平则均较低(＜0.2mg·kg-1)或未检出。
　　 (3)实时荧光定量PCR结果显示，所有样本中磺胺类ARGs丰度总体要高于四环素类ARGs。磺胺类ARGs相对丰度依次为sul(A)＞sul(Ⅰ)＞sul(Ⅱ)＞sul(Ⅲ)，四环素类ARGs相对丰度为tet(M)＞tet(W)＞tet(O)＞tet(B/P)。此外，除tet(B/P)在粪便样本以及猪场废水中未检出外，所有样本中其它ARGs均有检测到。
　　 (4)抗生素与ARGs丰度相关性分析结果显示，所有样本中除sul(Ⅱ)外，ARGs与同族抗生素相关性均较弱，而与非同族抗生素浓度相关性则较为普遍，这可能主要与环境中抗生素药物对ARGs丰度的共选择有关。
　　 (5)养殖场粪便、农田土壤以及河流底泥重金属与ARGs丰度相关性分析结果显示，重金属Cu、Zn、Hg与磺胺类ARGs(除sul(Ⅱ)外）有着显著的相关性，r值在0.028～0.888之间，其相关性要高于磺胺类ARGs丰度与同族抗生素的相关性。相反，重金属与四环素类ARGs丰度的相关性结果显示，除了As与tet(B/P)呈明显正相关(r=0.824，p=0.023)，其它几种重金属与四环素类ARGs丰度之间几乎没有任何相关性。
　　 (6)重金属与ARGs丰度相关性要高于抗生素与ARGs丰度的相关性。表明除抗生素外，重金属（如Hg、Cu、Zn）的选择性压力是影响环境中ARGs丰度的另一重要因素。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 抗生素及抗生素的使用

1．2 抗生素的环境危害

1．3 抗生素抗性产生及传播迁移

1．4 环境中ARGs的研究现状

1．5 本课题的选题依据及研究内容

第2章 养殖场及周边农田土壤典型抗生素污染状况

2．1 实验材料与方法

2．2 抗生素测定方法优化

2．3 养殖场及周边农田土壤抗生素含量

第3章 养殖场及周边农田土壤典型重金属污染状况

3．1 实验材料与方法

3．2 养殖场及周边农田土壤典型重金属含量分析与讨论

第4章 养殖场及周边农田土壤典型ARGs环境丰度

4．1 实验材料与方法

4．2 ARGs定性及定量分析

4．3 养殖场及农田土壤抗生素抗性基因定量PCR结果分析与讨论

第5章 养殖场及周边农田土壤ARGs与共存抗生素重金属的相关性分析

5．1 采集环境介质中抗生素与ARGs相关性分析

5．2 养殖场及周边农田土壤中重金属与ARGs相关性分析

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录