土霉素對菌株ZY-2與SBR廢水處理的影響及其微生物學機制研究.pdf

1、畜禽養(yǎng)殖廢水是四環(huán)素類抗生素污染的重要來源，由此引發(fā)的抗性基因的廣泛傳播對人類健康和環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。本論文圍繞土霉素(OTC)對異養(yǎng)硝化菌株、SBR處理模擬畜禽廢水的影響及其微生物生態(tài)機制這一主題展開研究，主要結(jié)果如下:
　　 (1)低濃度四環(huán)素類（TC或OTC）對穩(wěn)定期異養(yǎng)硝化菌ZY-2的毒性測定在100μgL-1四環(huán)素(TC)/土霉素(OTC)的作用下，菌株ZY-2的生長受到一定抑制，其OD增長趨勢減緩，同時對NH4+-N

2、及TN的去除效率降低，說明該菌對四環(huán)素類抗生素較敏感，且在相同處理濃度下，受TC的抑制作用比OTC更強。另外，氧化應(yīng)激實驗表明添加抗生素的處理組出現(xiàn)了細菌對抗生素的適應(yīng)性反應(yīng)，其SOD、CAT均受到一定程度的激活，以增強機體消除活性氧自由基的能力。
　　 (2)不同負荷OTC對SBR廢水處理和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響用SBR處理含0、0.1、5、20、60mgL-1OTC的高氨氮、高COD廢水（反應(yīng)器編號分別為R1…R5），連續(xù)運行

3、88d，運行時間被劃分為4個階段A(1-22d)、B(23-46d)、C(47-68d)、D(69-88d)。結(jié)果表明在運行至A階段時，各反應(yīng)器間的差異不明顯;但至B階段時，較高濃度處理組（OTC≥5mgL-1）相比低濃度處理組(OTC≤0.1mgL-1)的出水pH、氮素、COD等指標出現(xiàn)較明顯差異。隨著反應(yīng)器的持續(xù)運行，低濃度處理組的水質(zhì)指標開始與對照組R1(未添加OTC)之間表現(xiàn)出明顯的差異，而高濃度處理組的出水指標則逐漸恢復(fù)，一方

4、面表明隨著時間的推移低濃度OTC在污泥中不斷積累從而影響反應(yīng)器的出水水質(zhì)，另一方面高濃度處理組出水水質(zhì)的回升則體現(xiàn)了活性污泥在長期高濃度OTC的脅迫作用下會逐漸適應(yīng)這種環(huán)境。
　　 DGGE和454測序分析發(fā)現(xiàn)在所有反應(yīng)器各運行階段中，Proteobacteria和Bacteroidetes始終處于優(yōu)勢地位，不同的是其門下各綱的豐度會隨著不同運行階段、不同OTC濃度脅迫而改變，表現(xiàn)出不同的抗性。如R3-R5在運行至B階段末期時微

5、生物菌群結(jié)構(gòu)已明顯不同于R1。另外，氨氧化菌（ammoniumoxidationbacteria，AOB）和亞硝酸氧化菌（Nitriteoxidationbacteria，NOB）也呈現(xiàn)一定抗性，當運行至D階段時僅在60mgL-1OTC的反應(yīng)器內(nèi)受到明顯抑制;潛在反硝化功能菌的類群較多，其抗性能力各不同。對抗性基因（tetA、tetW、tetO）和氮循環(huán)相關(guān)功能基因（amoA、nirS、nosZ）的熒光定量(Real-timeqPCR，

6、RT-qPCR)結(jié)果發(fā)現(xiàn)受該運行環(huán)境長期影響，高濃度OTC有利于維持抗性基因（antibioticresistantgenes，ARGs）的穩(wěn)定，但是其含量仍有部分降低，說明長期投加這種高氨氮、高COD廢水可能不利于活性污泥中部分功能菌群的生長;氮循環(huán)相關(guān)基因中，amoA對反應(yīng)器的運行環(huán)境較敏感，而nosZ和nirS相對穩(wěn)定，amoA、nosZ和nirS對不同OTC濃度表現(xiàn)出積極的響應(yīng)，說明攜帶這些基因的菌株對OTC具有不同程度的抗性。

7、結(jié)合amoA、nosZ和nirS基因的DGGE結(jié)果可知，在OTC長期脅迫下，攜帶這些基因的微生物種群數(shù)目并未減少，但各菌屬間的優(yōu)勢地位發(fā)生了變化。研究表明，SBR活性污泥的微生物群落結(jié)構(gòu)及其廢水處理效率具有OTC濃度效應(yīng)，OTC濃度越高，其受到的影響越大，同時低濃度OTC的影響也會隨著時間的延長越來越顯著;但是，在長期OTC的選擇作用下，微生物群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)動態(tài)變化，出現(xiàn)了適應(yīng)OTC的新菌群，為活性污泥廢水處理效率的回升帶來轉(zhuǎn)機。然而活性