典型抗性基因在污泥预处理及厌氧消化系统中的分布和去除

摘要

抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes，ARGs）是一种新兴的环境污染物，城市污水处理厂是抗性基因向环境中传播和扩散的重要环节。本研究针对污泥中温厌氧消化工艺，选取10种典型抗性基因，采用实时荧光定量PCR和高通量测序方法，研究污泥碱解、热水解和超声预处理对抗性基因和细菌群落结构的影响；比较不同污泥预处理-厌氧消化系统中抗性基因的分布和细菌群落结构；考察城市污水处理厂污泥厌氧消化池长期运行过程中进出泥中抗性基因丰度变化以及进泥抗性基因的季节性变化。 通过比较不同预处理以及预处理-厌氧消化系统对污泥中抗性基因分布和细菌群落影响的研究发现，热水解预处理对抗性基因去除率最高，但热水解-厌氧消化系统对抗性基因的去除效果十分有限。3种预处理均可以促进厌氧消化过程中抗性基因的去除，相比与碱解和热水解预处理，超声预处理在厌氧消化过程中对抗性基因的去除具有更好地增强效果。污泥预处理-厌氧消化系统中总抗性基因浓度和16S rRNA基因浓度呈显著正相关关系，说明生物量是影响环境中总抗性基因浓度变化的重要因素。预处理对样品中细菌多样性没有显著影响，而厌氧消化过程对细菌群落多样性有显著影响。 对天津市某污水厂污泥厌氧消化池进出泥一年间（2016年4月至2017年3月）的定期取样检测结果显示，全年的厌氧消化进泥中抗性基因浓度的季节性分布呈现出寒冷季高于温暖季的特征。大多数抗性基因的浓度呈现出进泥高于出泥的特征，说明厌氧消化系统对绝大部分抗性基因有去除作用，去除率为2.7%~69.4%。 污泥预处理-厌氧消化小试试验研究和污水厂厌氧消化池全年取样检测结果显示，Proteobacteria及其主要纲级别下的Betaproteobacteria相对丰度与抗性基因浓度具有一致的变化趋势，说明污泥厌氧消化系统中抗生素抗性基因的变化与Proteobacteria及其主要纲级别下的Betaproteobacteria有关。

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