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,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)。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心水污染控制實驗室魏源送研究組多年來致力于污泥生物處理的研究與應(yīng)用,近年來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提高抗生素抗性基因污染的削減效果,今年以來研究成果相繼發(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)。
研究組采用實驗室研究和現(xiàn)場試驗相結(jié)合的方式,通過工藝操作參數(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args的削減效果,實現(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對args的有效削減,并對其中的微生物學(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。
上述研究得到國家水專項課題和國家自然科學(xué)基金項目資助。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。