微量環(huán)丙沙星對曝氣生物濾池生物膜成分組成及其抗性基因的演變影響.pdf

1、由于氟喹諾酮類抗生素（FQs）廣泛使用，大量殘留的FQs通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境中造成一定的污染。長期微量FQs存在能誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生耐藥性，甚至是產(chǎn)生抗性基因（ARGs），威脅正常的生態(tài)平衡，引起人們的關(guān)注。研究表明，大量的FQs及其ARGs在污水處理廠聚集，甚至在污水廠出水中均被檢測到。關(guān)于污水廠FQs和AR Gs的檢測以及去除效果的研究日益增多。生物膜法也是一種高效的污水處理工藝，生物膜其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)組成能夠較好的去除污染物。然而，研究微

2、量環(huán)丙沙星對曝氣生物濾池（BAF）生物膜成分組成及其抗性基因的演變影響機(jī)理尚未明確。
　　因此，本文以BAF生物膜作為研究對象，探索研究長期微量環(huán)丙沙星（CIP）作用下，BAF生物膜中不同層次胞外聚合物（EPS）成分變化，以及生物膜胞內(nèi)胞外ARGs的演變情況，并分析EPS、CIP-ARGs、intI1以及CIP四者之間的相關(guān)性。
　　（1）通過SEM電鏡圖可以觀察到生物膜周邊分布大量的EPS。為確定生物膜EPS提取的最佳方法

3、，采用去離子水作為提取液，對比考察了8種方法對生物膜EPS提取效率及其組分含量的影響。結(jié)果表明，熱提法（60oC）對生物膜緊密結(jié)合型胞外聚合物（TB-EPS）提取效率最高，提取量可達(dá)132.0 mg/gVSS，且對細(xì)胞破壞程度最小，DNA含量約占TB-EPS總量的7.0％，表明熱提法為生物膜EPS提取的有效方法。此外，UV-vis光譜分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，熱提法在生物膜EPS提取過程中對細(xì)胞的破壞程度最輕。FT-IR光譜表明，采用化學(xué)法提

4、取的EP S受到化學(xué)試劑的污染。
　?。?）探討分析不同CIP濃度對BAF中生物膜的EPS的含量變化的影響。結(jié)果表明，投加CIP后，BAF系統(tǒng)COD、NH4+-N等污染物去除效率都有不同程度下降，經(jīng)過一段時(shí)間適應(yīng)后，去除率趨于穩(wěn)定。由化學(xué)分析結(jié)合EEM圖可知，總的EPS中TB-EPS含量最大，蛋白質(zhì)為EPS的主要成分。受不同濃度CIP的影響，BAF生物膜的EPS含量變化明顯。隨著CIP濃度的增加，生物膜中的蛋白質(zhì)的也相應(yīng)增加，這可

5、能是生物膜微生物的毒性對CIP的一種應(yīng)激反應(yīng)。結(jié)合平行因子分析6組TB-EPS的EEM譜圖，可以確定1種類蛋白類物質(zhì)組分 C1、2種類腐殖質(zhì)熒光組分C2、C3。相關(guān)性分析結(jié)果表明，CIP與組件C1的熒光強(qiáng)度Fmax值、蛋白質(zhì)含量顯著相關(guān)，而在UV254、DOC、腐殖酸與C3的熒光強(qiáng)度 Fmax值相關(guān)性較強(qiáng)。因此，熒光組分強(qiáng)度，可以在一定程度上作為蛋白質(zhì)，腐殖酸的定量計(jì)算的依據(jù)。
　?。?）探究持久性微量CIP作用下對生物膜CIP-

6、ARGs的演變影響。結(jié)果表明：對比eDNA和iDNA的含量可知，胞外的抗性基因含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于胞內(nèi)抗性基因的含量，大約高1~2數(shù)量級(jí)。此外，對比底部頂部iDNA含量，parC抗性基因削減大約2個(gè)數(shù)量級(jí)，抗性基因oqxB、aac(6')-Ib濃度減少大約1個(gè)數(shù)量級(jí)，這說明BAF工藝對于不同抗性基因的削減具有選擇性。投加CIP后，各取樣點(diǎn)抗性基因qepA、parC濃度降低明顯，aac(6')-Ib濃度整體有所提升。相關(guān)性分析表明，CIP與16S