【摘 要】
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环境中的抗生素抗性菌（ARB）和抗生素抗性基因（ARGs）的出现给运用抗生素治疗传染病造成了很大的障碍。污水处理厂作为ARB和ARGs的重要聚集地,其消毒工艺目的是消除水中的病原微生物而通常忽略对ARGs的去除效果。然而ARB的快速繁殖以及ARGs的垂直和水平基因转移促进了基因多样性,随着再生水的排出,ARGs有机会在环境中传播和进一步发展。因此,探究一种能够高效灭活病原微生物并能深度破坏其携带的
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环境中的抗生素抗性菌（ARB）和抗生素抗性基因（ARGs）的出现给运用抗生素治疗传染病造成了很大的障碍。污水处理厂作为ARB和ARGs的重要聚集地,其消毒工艺目的是消除水中的病原微生物而通常忽略对ARGs的去除效果。然而ARB的快速繁殖以及ARGs的垂直和水平基因转移促进了基因多样性,随着再生水的排出,ARGs有机会在环境中传播和进一步发展。因此,探究一种能够高效灭活病原微生物并能深度破坏其携带的抗性基因的消毒工艺对于解决ARB和ARGs造成的生态风险具有重要意义。本研究运用阳极氧化法刻蚀钛箔,并通过溶胶凝胶法负载铁基活性纳米颗粒Bi Fe O3,以制成具有高比表面积的复合光电催化阳极板Bi Fe O3-Ti O2纳米管阵列（Bi Fe O3-TNTAs）。通过表征分析证明该光阳极板具有优异的可见光响应能力和光催化性能,并可实现光电协同作用。与具有电催化产H2O2能力的碳/聚四氟乙烯（C-PTFE）阴极共同构建光电耦合催化（PEC）体系。该PEC体系在无外加氧化剂的条件实现下以光催化、H2O2的光解及非均相Fenton反应为主的活性氧自由基（ROS）的多途径积累,从而以更强的氧化性实现对ARB和ARGs同时高效去除目的。经研究发现,PEC体系相较于其他消毒方式表现出更优异的消毒性能,最适条件下氯霉素抗性菌30 min的灭活率为5.6 log。更值得一提的是PEC系统处理60 min后,抗性菌所携带的氯霉素抗性基因拷贝数降解率为4.76 log。此外,通过对ROS的检测阐述了·OH是该系统中最重要的ROS并验证了多途径产生·OH的机理。又通过对氯霉素抗性菌处理前后表面形态、氧化应激反应以及ATP含量变化的分析,阐述了系统灭菌的机理。最后,模拟探究了水质净化厂出水有机质（Ef OM）对PEC系统灭菌的介导作用。结果显示当Ef OM浓度大于或等于1.0 mg C/L时对PEC系统灭菌有较明显的抑制作用,且随着Ef OM浓度的升高抑制作用也越强。而当Ef OM浓度为0.2 mg C/L时对PEC灭菌有明显的促进作用,促进效果达到1.8 log,相关实验表明促进作用归因于Ef OM光化学转换生成的ROSs对PEC系统的加成。本研究表明该PEC体系既能高效灭活抗性菌又能有效破坏抗性基因,且适当浓度的Ef OM对PEC系统灭菌具有一定的促进作用,这为控制水环境中抗生素耐药性提供了新的思路且具有实际意义。
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