養(yǎng)牛場(chǎng)專業(yè)廢水處理設(shè)備生產(chǎn)商

養(yǎng)牛場(chǎng)專業(yè)廢水處理成套設(shè)備

豬場(chǎng)廢水生物處理過(guò)程中抗性基因的賦存特性

　　除厭氧消化工藝以外，氧化塘、人工濕地也是畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廣泛使用的廢水處理工藝.Joy等.調(diào)查了氧化塘儲(chǔ)存豬場(chǎng)廢水40 d抗性基因的變化，ermB和ermF的豐度分別降低了50%~60%和80%~90%，而tetX和tetQ豐度的消減符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型.將氧化塘處理豬場(chǎng)廢水后抗性基因的去除趨勢(shì)歸為兩類，一類是相對(duì)豐度大幅降低甚至低于檢測(cè)限，包括tetB、tetL;另一類為經(jīng)處理后豐度不變甚至有所提高，包括tetG、tetM、tetO和tetX，可能因?yàn)檫@類基因常位于轉(zhuǎn)移原件上，在廢水中發(fā)生了基因的水平轉(zhuǎn)移.鄭加玉等采用水平流人工濕地處理豬場(chǎng)廢水，結(jié)果表明tetW、tetM和tetO的濃度平均去除率分別為95.73%、92.21%和95.05%;可能由于土壤對(duì)抗性基因的吸附作用，濕地土壤中抗性基因的豐度有明顯升高現(xiàn)象.Liu等模擬垂直流人工濕地中添加沸石研究抗性基因的消減規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在HRT為30 h時(shí)豬場(chǎng)廢水抗性基因去除效果較好.

　　4.2 膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor，MBR)工藝

　　膜分離技術(shù)近年已在畜禽養(yǎng)殖廢水處理領(lǐng)域得到了一定的研究與應(yīng)用，并日益得到重視.例如，Padmasiri等采用厭氧MBR處理豬場(chǎng)廢水，有機(jī)負(fù)荷為1.0 kg · m-3 · d-1高于其他厭氧消化工藝采用好氧MBR處理豬場(chǎng)厭氧消化液TN負(fù)荷0.11 kg · m-3 · d-1較高.然而針對(duì)MBR處理畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因去除規(guī)律的研究較少.Du等調(diào)研了污水處理廠采用A2OMBR工藝處理生活和工業(yè)混合廢水對(duì)四環(huán)素類和磺胺類抗性基因的去除效果，結(jié)果表明MBR工藝對(duì)tetG、tetW、tetX、sul1和intI1分別去除了2.20、2.90、1.71、2.15和2.07 log copies · mL-1，膜出水抗性基因豐度仍然較高(2.85~4.97 log copies · mL-1)，然而作者并未給出膜孔徑等膜分離工藝參數(shù).

　　同常規(guī)生物處理工藝相比，MBR的生物量高，可能存在較大的抗性基因水平轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn).Yang等以RP4質(zhì)粒作為水平轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，研究了MBR中抗性基因的水平轉(zhuǎn)移效率，結(jié)果表明RP4在MBR中維持較高豐度104 copies/mg · biosolid，具有較高的水平轉(zhuǎn)移效率(2.76×10-5/recipient)，而RP4在常規(guī)活性污泥法的水平轉(zhuǎn)移效率約4×10-6 /recipient;盡管存在較高的水平轉(zhuǎn)移效率，但由于微濾膜(PVDF，0.22 μm)的截留作用，出水檢測(cè)不到攜帶抗性基因的RP4.由于膜的截留，一方面可消減膜出水的抗性基因濃度，另一方面導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，可能使抗性基因在反應(yīng)器內(nèi)積累，提高了污泥中抗性基因的水平傳播.污泥是重要的抗性基因蓄積庫(kù)，經(jīng)過(guò)堆肥或厭氧消化處理后作為肥料土地利用，污泥的土地利用存在抗性基因的污染隱患.

　　4.3 消毒工藝

　　已有研究考察了消毒工藝(包括紫外、臭氧、加氯)處理畜禽養(yǎng)殖廢水時(shí)對(duì)耐藥菌的殺滅效果.研究發(fā)現(xiàn)，加氯量和臭氧用量分別為30 mg · L-1和100 mg · L-1時(shí)，豬場(chǎng)氧化塘廢水中細(xì)菌總數(shù)分別去除了2.2~3.4 log cfu · mL-1和3.3~3.9 log cfu · mL-1，然而林可酰胺、金霉素、磺胺甲惡唑耐藥菌對(duì)加氯消毒不敏感，而四環(huán)素耐藥菌對(duì)加氯消毒敏感，臭氧對(duì)耐藥菌的影響并未給出相應(yīng)結(jié)果.加氯對(duì)抗萬(wàn)古霉素腸球菌具有較好的滅殺作用.而GomezAlvarez等研究加氯消毒對(duì)飲用水中抗性基因的影響，宏基因組數(shù)據(jù)表明加氯消毒后飲用水中仍含有編碼β內(nèi)酰胺酶(bla)、外排泵等抗生素抗性基因，表明耐受氧化性的細(xì)菌同時(shí)攜帶抗生素抗性基因.關(guān)于紫外和臭氧對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因的去除研究較為缺乏,研究了紫外滅菌對(duì)市政排水抗性基因消減的影響，結(jié)果表明紫外強(qiáng)度為249.5 mJ · cm-2時(shí)對(duì)抗性基因消減效果，tetX和16S rRNA分別去除了0.58和0.60 log.Oh等采用模擬實(shí)驗(yàn)研究了臭氧對(duì)耐藥性埃希氏大腸桿菌(Eschericia coli， E. coli)的去除，結(jié)果表明臭氧劑量為3 mg · L-1時(shí)耐藥性E. coli去除了1 log.

　　4.4 組合工藝

　　畜禽養(yǎng)殖廢水通常采用厭氧好氧組合工藝進(jìn)行處理.Chen等在監(jiān)測(cè)某豬場(chǎng)夏季廢水處理工藝對(duì)抗性基因去除效果時(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)厭氧消化好氧濾池處理，ermB豐度分別降低了1.2 log、0.9 log copies · mL-1，而ermB在出水儲(chǔ)存池中已低于檢測(cè)限;tetG在厭氧、好氧過(guò)程分別降低了1.1 log、3.4 log copies · mL-1.對(duì)我國(guó)東部某豬場(chǎng)廢水采用厭氧消化與氧化塘組合工藝去除抗性基因的效果進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)tetO、tetQ、tetW有明顯去除，豐度從10-1降至10-3 copies/16S rRNA，這可能由于tetQ和tetW宿主細(xì)菌多為厭氧菌，而tetO多為好氧菌攜帶，這些抗性基因無(wú)法在厭氧好氧交替環(huán)境中維持.而關(guān)于生物處理與消毒組合工藝對(duì)畜禽廢水中抗性基因的去除作用，研究結(jié)果非常缺乏.

　　5 畜禽養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用對(duì)土壤和植物中抗性基因的影響

　　由于畜禽養(yǎng)殖廢水中富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通常經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵、氧化塘等工藝處理后，作為肥水還田利用，這既節(jié)約了處理成本，也促進(jìn)了養(yǎng)分循環(huán)利用，目前我國(guó)、美國(guó)、歐洲等國(guó)家都推行畜禽養(yǎng)殖廢水的農(nóng)田利用.然而，畜禽養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用可能產(chǎn)生抗性基因從養(yǎng)殖場(chǎng)向農(nóng)田土壤的傳播風(fēng)險(xiǎn).

　　土壤是重要的抗性基因儲(chǔ)存庫(kù)，其中主要的抗性基因來(lái)源包括土壤中固有的抗性微生物所攜帶的抗性基因，以及外源進(jìn)入土壤中抗性微生物所攜帶的抗性基因，但有關(guān)土壤中抗性基因的研究較為缺乏.)指出豬糞施用于農(nóng)田存在抗性基因的水平轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，由于糞源微生物與土壤微生物不同，糞源微生物進(jìn)入土壤后在幾個(gè)月中大量消失，但抗性基因可通過(guò)水平轉(zhuǎn)移進(jìn)入土壤本土微生物中，進(jìn)而引起土壤微生物抗性基因豐度的增加.而研究發(fā)現(xiàn)牛糞農(nóng)田利用引起土壤中抗性基因blaCEP豐度的提高是由于攜帶抗性基因的假單胞菌(Pseudomonas sp.)和紫色桿菌(Janthinobacterium sp.)的增殖，而這兩種細(xì)菌來(lái)自于土壤，而非糞便引入.糞便農(nóng)田利用可引起抗性基因豐度提高，但其微生物學(xué)機(jī)制仍不明確.

　　畜禽養(yǎng)殖廢水還田利用一定時(shí)間內(nèi)會(huì)顯著提高土壤中抗性基因豐度.對(duì)北京某豬場(chǎng)周邊土壤四環(huán)素抗性基因進(jìn)行了定量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)豐度較高的四環(huán)素類抗性基因?yàn)閠etB/P、tetT、tetM、tetO和tetW，其基因拷貝數(shù)范圍在106~108 copies · g-1 DM，并認(rèn)為tet抗性基因存在由畜禽養(yǎng)殖向土壤的轉(zhuǎn)移.的研究發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)廢水農(nóng)田利用后土壤中抗性基因tetQ、tetZ和整合子intI1、intI2分別提高了500、9和6、123倍.的研究發(fā)現(xiàn)，施用豬場(chǎng)厭氧消化液的土壤中四環(huán)素類抗性基因豐度為105～108 copies · g-1，顯著高于未施用豬場(chǎng)廢水的土壤，而作物類型對(duì)抗性基因的豐度影響較小.)研究了抗性基因沿土壤深度的變化，結(jié)果表明tetO、tetW、tetM、tetA豐度沿土壤深度在0~80 cm逐漸降低.)發(fā)現(xiàn)，飼料中添加磺胺嘧啶顯著影響豬糞還田后土壤中sul抗性基因的變化，添加磺胺處理組在第60 dsul1抗性基因豐度降低至10-3 copies/16S rRNA、而sul2升高至10-1 copies/16S rRNA，飼料未添加磺胺嘧啶處理組sul1和sul2均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，豐度分別為10-6和10-5 copies/16S rRNA研究了施用豬糞的玉米根際土壤與非根際土壤微生物群落變化，結(jié)果表明根際土壤sul1和sul2抗性基因略低于非根際土壤，可能與根際環(huán)境磺胺嘧啶降解速度快有關(guān)，而sul基因常與質(zhì)粒結(jié)合，根際土壤是質(zhì)粒發(fā)生結(jié)合轉(zhuǎn)移的熱點(diǎn)區(qū)域.考察了土壤類型對(duì)抗性基因的影響，發(fā)現(xiàn)壤土中sul2基因豐度高于砂土.)采用宏基因組文庫(kù)研究了土壤中不可培養(yǎng)細(xì)菌攜帶的抗性基因，結(jié)果表明豬糞還田的土壤攜帶四環(huán)素類、利福平、氨基糖胺類、氯霉素類抗性基因.同未施用畜禽糞便的土壤相比，發(fā)現(xiàn)施用豬糞的土壤中大環(huán)內(nèi)脂類抗性基因(ermA、ermB、ermF等)和質(zhì)粒(IncQ、IncW)豐度有提高.發(fā)現(xiàn)攜帶多重抗性的質(zhì)粒IncP-1ε在糞便施用后的土壤中擴(kuò)散.

　　6 結(jié)語(yǔ)與展望

　　盡管近年來(lái)畜禽養(yǎng)殖廢水處理與利用過(guò)程抗性基因已開(kāi)展了一定的研究，但現(xiàn)有研究較多采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研方式，對(duì)抗性基因的轉(zhuǎn)歸機(jī)制和去除研究不足，缺乏畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理與農(nóng)田利用全過(guò)程中抗性基因的系統(tǒng)性研究，難以提出抗性基因減控的有效策略.因此，本文提出如下研究展望：

　　1)已有研究大多針對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用過(guò)程中四環(huán)素類與磺胺類抗性基因的分布規(guī)律，但有關(guān)β內(nèi)酰胺類、喹諾酮類抗性基因及其耐藥菌的研究較為缺乏，而后者抗生素多用于人類疾病治療，建議今后加強(qiáng)這方面的研究.

　　2)畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因的消減機(jī)制尚不明確.現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因消減規(guī)律的研究不多，對(duì)抗性基因消減規(guī)律的解析不足.已有研究主要考察生物處理對(duì)抗性基因豐度消減的影響，較少關(guān)注功能菌群、工藝操作參數(shù)、環(huán)境參數(shù)與耐藥菌群結(jié)構(gòu)(抗性基因宿主細(xì)菌)的相互關(guān)系.

3)不同畜禽養(yǎng)殖廢水和土壤類型、抗性基因類型對(duì)養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用抗性基因的傳播規(guī)律不可一概而論，缺乏系統(tǒng)性的機(jī)制研究.需要從畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用全過(guò)程對(duì)耐藥菌、抗性基因轉(zhuǎn)歸和控制措施進(jìn)行系統(tǒng)研究和綜合評(píng)價(jià).

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