污泥调理在降低抗生素耐药性中的重要性：用铁[III]/CaO生物淋滤和化学调理去除抗生素抗性基因

Importance of Sludge Conditioning in Attenuating Antibiotic Resistance: Removal of Antibiotic Resistance Genes by Bioleaching and Chemical Conditioning with Fe[III]/CaO

 

Guanyu Zheng, Yi Lu, Dianzhan Wang, Lixiang Zhou

DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.12.053

 

Water Research（IF=7.051）

 

研究背景

污泥中集中了各种抗生素抗性基因（ARG），本文评估并比较了四种污泥处理方法（即聚丙烯酰胺（PAM）化学处理、铁[III]/CaO化学处理、生物淋滤处理和化学酸化处理）和好氧培养控制对去除城市污水污泥中46个目标ARGs和inti1的效果。

 

方法

通过qPCR方法检测不同处理后的污泥样品中的ARG并通过16S测序检测微生物群落变化，并对结果进行分析。

 

研究结果

1、污泥调理处理对ARGs和intI1绝对丰度的影响

 

 

图1不同处理条件污泥样品中intI1和ARG的绝对丰度（每克干污泥的基因拷贝数）的变化（a）intI1和总ARG的绝对丰度的变化; （b）intI1和46 ARG亚型绝对丰度变化的热图。

2、污泥调理处理对污泥微生物细胞损伤及总细菌生物量减少的影响

 

图2不同条件污泥样品中污泥微生物细胞损伤和细菌总生物量的变化：（a）污泥微生物细胞的流式细胞术分析; （b）16S rRNA基因拷贝丰度的变化

 

 

 

图3 log10 16S rRNA基因拷贝的减少与log10抗性基因的绝对丰度的减少之间的相关性

3、污泥调理处理对ARGs和intI1相对丰度的影响

 

图4不同条件污泥样品中Inti1亚型和46 Arg亚型的相对丰度（每16S rRNA基因的基因拷贝数）的变化

4、污泥调节对污泥细菌群落的影响及其与ARGs相对丰度分布的相关性

 

图5 ARG（相对丰度）与污泥细菌群落（16S rRNA基因OTU数据）之间的相关性：

 

 

图6 基于不同条件污泥样品中的网络分析的ARG相关细菌的热图。

 

5、污泥调理处理对条件污泥中细胞外ARGs的影响

 

图7 不同条件污泥样品中46个细胞外活性物绝对丰度（每升污泥样品的基因拷贝数）的变化

 

结果表明，PAM和好氧培养处理的化学调理不能从污水污泥中去除ARG和intI1。化学酸化降低了大多数ARG和intI1的绝对丰度，但增加了它们的相对丰度。然而，Fe [III] / CaO和生物浸出调节的化学调理降低了大多数ARG的绝对和相对丰度，并去除了污泥中的大部分细胞外ARG。

 

结果总结

污泥调理可以成为减少污水污泥抗生素抗性的重要污泥处理过程，Fe [III] / CaO的生物浸出和化学调节可以作为减少污水污泥中ARG的有效调节方法，可能会减少释放到环境中的抗性基因。