養(yǎng)殖處理設(shè)備糞便污水處理工程

不同畜禽糞便中，不同抗生素抗性基因的豐度也存在很大差異，這不僅與抗生素的使用類型和使用量直接相關(guān)，而且可能與抗生素的區(qū)域性使用差異有關(guān).例如，在養(yǎng)豬場(chǎng)四環(huán)素類抗生素使用較多的地區(qū)，豬糞中殘留的四環(huán)素(表 1)及其抗性基因含量(表 2)較高;在養(yǎng)雞、養(yǎng)鴨場(chǎng)磺胺類抗生素使用較 多的地區(qū)，雞糞和鴨糞中殘留的磺胺類抗生素(表 1)

及其抗性基因(表 2)的含量較高.同時(shí)，人們研究了減少抗生素使用量對(duì)抗生素抗性基因的削減作用.例如，Klare等(1999)調(diào)查了德國全面禁止畜禽養(yǎng)殖過程中使用阿伏霉素(avopracin)之后豬肉和人糞便中大腸桿菌的阿伏霉素抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌的阿伏霉素抗性明顯下降.在丹麥動(dòng)物飼料添加劑中禁用阿維霉素(avilamycin)、*(eryt

hrocin)、*(vancomycin)和維吉尼霉素(virginiamycin)之后，Aarestrup等(2001)調(diào)查了畜禽糞便中大腸桿菌對(duì)這幾種抗生素的抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗性均有不同程度的降低.這些都說明抗生素抗性的產(chǎn)生同抗生素的使用息息相關(guān).但是，這種抗性的降低只是表現(xiàn)在抗性程度上，而實(shí)際上抗性基因即使在沒有相應(yīng)抗生素存在時(shí)，也會(huì)存在長達(dá)幾年的時(shí)間(Johnsen et al., 2009).另外，很有可能抗性基因潛伏在微生物體內(nèi)而沒有進(jìn)行表達(dá)產(chǎn)生抗性，當(dāng)存在相應(yīng)的環(huán)境壓力時(shí)，通過基因水平轉(zhuǎn)移，進(jìn)入合適的微生物體內(nèi)之后才會(huì)表現(xiàn)出抗性.

養(yǎng)殖處理設(shè)備糞便污水處理工程

文獻(xiàn)中有關(guān)畜禽糞便生物處理過程中抗生素抗性基因的分

禽糞便生物處理過程中抗生素和重金屬抗性基因的賦存特征與削減效果

　　畜禽糞便生物處理的主要工藝為好氧堆肥和厭氧消化，均對(duì)抗生素抗性基因具有較好的削減效果.如Chen等(2007)采用實(shí)時(shí)定量PCR方法調(diào)查了6種*抗性基因(erm)在牛糞和豬糞經(jīng)堆肥處理、豬糞廢水經(jīng)氧化溝和生物濾池處理后的豐度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比氧化溝和生物濾池處理豬糞廢水，堆肥可明顯削減豬糞中的erm抗性基因，削減率zui高達(dá)到了7.3 logs，而其它處理工藝對(duì)抗性基因基本無削減.Cheng等(2013)調(diào)查了杭州8個(gè)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中10種四環(huán)素抗性基因、2種磺胺類抗性基因及整合子intl1的豐度和多樣性，并考察了3個(gè)

豬場(chǎng)不同廢水處理工藝(厭氧消化+ A/O工藝+生態(tài)溝)對(duì)這些抗生素抗性基因的削減情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12種抗性基因的豐度在經(jīng)過厭氧消化后，大部分有所降低，但在后續(xù)的生物處理過程中，基本無變化，有些抗性基因如sul1和sul2豐度反而有所增加.

　　目前尚未有針對(duì)畜禽糞便厭氧消化和堆肥過程中抗生素抗性基因變化的研究報(bào)道，而對(duì)污泥厭氧消化過程中抗生素抗性基因變化的研究較多.如Ma等(2011)在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了中溫和高溫厭氧消化對(duì)中9種抗性基因的削減情況，結(jié)果表明中溫厭氧消化能大幅削減sulI、sulII、tetC、tetG和tetX，并且隨著水力停留時(shí)間的增加，削減效果更明顯，但tetW、ermB和ermF反而會(huì)增加;47 ℃、52 ℃、59 ℃的高溫厭氧消化能夠更有效地削

減tetW、ermB、tetO、tetX和ermB、ermF，卻對(duì)其它抗性基因和intl1的削減效果很差，tetC和tetG反而有所增加;然而，污泥熱水解預(yù)處理能夠有效削減所有的抗性基因，但厭氧消化之后抗性基因都出現(xiàn)了.Diehl和LaPara(2010)在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了22 ℃、37 ℃、46 ℃、55 ℃條件下厭氧消化和好氧消化對(duì)污泥中tetA、tetL、tetO、tetW、tetX和intl1的削減情況，結(jié)果表明在37 ℃、46 ℃、55 ℃厭氧條件下，各種抗性基因都能大幅削減，但在好氧條件下各種抗性基因卻基本無削減，他們據(jù)此提出高溫厭氧消化或許是削減各種抗性基因較好的方式.

　　重金屬抗性基因在畜禽糞便生物處理過程中的研究尚未見報(bào)道.總之，好氧堆肥和厭氧消化對(duì)畜禽糞便中抗生素和重金屬及其抗性基因的削減均具有一定的效果，但工藝類型、工藝操作參數(shù)及微生物群落等對(duì)畜禽糞便生物處理過程中抗生素和重金屬及其抗性基因賦存與轉(zhuǎn)歸的影響，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究.

　　4 畜禽糞便土地利用過程中抗生素和重金屬抗性基因的賦存特征

　　畜禽糞便的土地利用給環(huán)境帶來了大量攜帶有抗性基因的微生物，但這些微生物所帶來的影響，相對(duì)于攜帶的抗性基因來說，可能只是瞬時(shí)的(Heuer and Smalla， 2007).Heuer等(2008)研究發(fā)現(xiàn)，豬糞施入土壤后，土壤中微生物群落在* d受到了較大的影響，但很快又恢復(fù)了;而在175 d之后土壤中sul1和sul2兩種抗性基因的豐度仍然達(dá)

了10-5 copies/16S rRNA.Heuer和Smalla(2007)研究了糞便和磺胺類抗生素對(duì)耕地中抗生素抗性基因的協(xié)同選擇作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種協(xié)同作用至少持續(xù)了兩個(gè)月，這主要是因?yàn)榧S便中攜帶有更多的伴隨有多種抗性基因的質(zhì)粒，這些質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到土壤中土著微生物體內(nèi)，*地延長了抗生素抗性基因在土壤中的存活時(shí)間.Knapp等(2010)分析了新西蘭在1

940—2008年間的土壤樣品，發(fā)現(xiàn)自從1940年開始大面積使用抗生素之后，土壤中β-內(nèi)酰胺類、*及四環(huán)素抗性基因的豐度逐年增加，并且還在繼續(xù)增長，這與自1950年開始大規(guī)模使用獸用抗生素*.總之，畜禽糞便中微生物進(jìn)入土壤之后，并沒有對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生太大的影響，但其中的抗性基因通過基因的水平轉(zhuǎn)移，卻在土壤中保留了很長時(shí)間