水环境中抗生素抗性细菌和抗性基因去除技术的研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:C_Adrian
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从污水处理厂出水中去除抗生素抗性细菌(ARB)和抗生素抗性基因(ARGs)对于阻止抗生素抗性进入环境具有重要意义。先前有相关研究致力于从水溶液和污泥中去除ARB和ARGs,但都没有获得令人满意的结果。本文研究了双氧水氧化消毒技术、紫外消毒技术以及以TiO2作为催化剂的光催化氧化技术对ARB(MRSA、P.aeruginosa)和ARGs(mecA、amp C)的去除效果,以期为抗性污染传播控制提供理论参考。为了克服粉末状对抗性细菌检测和抗性基因提取产生的干扰,本文以溶胶凝胶法合成了TiO2催化薄膜并对其进行表征。XRD分析显示合成的TiO2催化薄膜为具有很高催化活性的锐钛晶型TiO2;UV-vis分析显示合成的N,F-TiO2薄膜吸收波长向红外移动,可能与合成过程中掺杂F有关;SEM分析发现TiO2颗粒为粒径小于300 nm的小球,表明N,F-TiO2薄膜具有较大的表面积,可能具有很好地光催化效能。抗性细菌去除研究显示:H2O2、UV、TiO2催化薄膜对抗性细菌均有一定的去除效果。H2O2(100 mmol/L)单独作用可使MRSA和P.aeruginosa下降2.1-2.2个数量级;UV(12 mJ/cm2)单独作用可使MRSA和P.aeruginosa下降2.2-2.5个数量级;H2O2/UV联合作用(H2O2:100 mmol/L、紫外通量:12 mJ/cm2)可使MRSA和P.aeruginosa分别下降3.77-4.56和3.67-3.78个数量级,紫外光使H2O2对抗性细菌的去除效果显著提高;UV/TiO2联合作用(紫外光通量为12 mJ/cm2)可使MRSA和P.aeruginosa分别下降5.76-5.86、5.66-5.74个数量级,UV/TiO2联合作用可以有效的提高紫外对抗性细菌去除能力。H2O2/UV/TiO2联合作用(H2O2:100 mmol/L、紫外光通量:12 mJ/cm2)可使MRSA和P.aeruginosa分别下降5.98-5.99、5.8-5.89个数量级,H2O2的加入并没有使UV/TiO2对抗性细菌的去除效果有显著的提高。抗性基因去除研究显示:H2O2、UV、TiO2催化薄膜对抗性基因均有一定的去除效果。H2O2(100 mmol/L)单独作用可使mecA和ampC分别下降0.75和0.88个数量级。UV单独(120 mJ/cm2)作用可使mecA和ampC下降2.30和1.40个数量级。H2O2/UV联合作用(H2O2:100 mmol/L、紫外通量:120 mJ/cm2)可使mecA和ampC分别下降2.95和2.17个数量级,紫外光使H2O2对抗性基因的去除效果显著提高;UV/TiO2联合作用(紫外通量:120 mJ/cm2)使mecA和ampC分别下降5.7-5.9和4.6-4.8个数量级,使INC-mecA、EXC-mecA、INC-ampC、EXC-ampC分别下降5.24、3.27、4.42、2.64个数量级,UV/TiO2联合作用可以有效的提高紫外对抗抗性基因去除能力且对胞内、胞外ARGs均具有很好的去除效果;H2O2/UV/TiO2联合作用(H2O2:100 mmol/L、紫外光通量:120 mJ/cm2)可使mecA和ampC分别下降5.7-5.9和4.6-4.8个数量级。TiO2薄膜的使用使H2O2/UV对mecA和ampC去除的效果显著提高2.7-3.4和2.7-3.2个数量级,H2O2的加入并没有使UV/TiO2对抗性基因的去除效果有显著的提高。H2O2浓度的提高均能促进抗性细菌和抗性基因的去除;H2O2易去除抗性细菌,UV易去除抗性基因;相对于P.aeruginosa和ampC,MRSA和mecA更易去除;UV/TiO2对抗性细菌和抗性基因均有很好的处理效果。
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