浙江省城市生活垃圾填埋场抗生素抗性基因污染研究

来源 :浙江工商大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lihongde313
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垃圾填埋场是城市固体废物(Municipal solid waste,MSW)最终的处理处置场所,同时也是抗生素和抗性基因(Antibiotics resistance genes,ARGs)重要的汇与源。目前有关城市污水处理厂、农田土壤、流域水体等环境系统中抗生素抗性基因污染已取得显著进展,但有关垃圾填埋场抗生素抗性基因研究则相对较少。基于此,本研究选取了浙江省10个不同城市的生活垃圾填埋场,结合理化检测、高通量定量PCR及生物信息分析,对填埋场中抗生素抗性基因的污染水平、分布特征、影响因素和时空变化等进行了研究。这不仅有利于丰富我国抗生素抗性基因污染的环境数据,而且可为填埋场抗性基因污染的风险阻控提供参考。取得的主要结果如下:(1)浙江省垃圾填埋场抗生素和抗性基因在嘉兴、绍兴、丽水和温州污染比较严重。氟喹诺酮类、大环内酯类、磺胺类和β-内酰胺类抗生素在嘉兴垃圾填埋场检出浓度最高,其浓度分别为1406.85μg/kg、127.61μg/kg、16.60μg/kg和3.48μg/kg;绍兴垃圾填埋场中四环素类抗生素浓度最高,达到1011.04μg/kg。垃圾填埋场中ARGs普遍存在,在嘉兴,温州和丽水垃圾填埋场中qnrD,qnrS,mexF,ermA,ermB,mefA,sul1,sul2,tetM,tetX和tetW污染程度较高,其丰度均高于10-4(ARGs/16S rRNA)。嘉兴填埋场抗生素的生态风险较高,氧氟沙星、诺氟沙星、磺胺甲恶唑、土霉素以及氨苄西林的风险熵值(RQs)均大于1,为高等级生态风险。嘉兴和温州qnrS,mefA,sul1,tetQ丰度高于108 copies/g,具有较高的潜在风险。(2)方差分解分析(Variation partitioning analysis,VPA)表明,移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)是影响垃圾填埋场中ARGs丰度的主要因素,贡献率为50.6%。环境因素、抗生素和重金属对ARGs的贡献度仅分别占13.8%,6.8%和2.1%。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示垃圾填埋场中intl1和磺胺类ARGs(sul1和sul2)之间存在显著正相关(p<0.01)。转座子基因与氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类的ARGs密切相关。抗生素与相应的ARGs之间没有显著的相关性,但是大环内酯类抗生素与其它类ARGs(如磺胺类,sul1和sul2)呈现显著正相关,这可能是抗生素低选择或共选择的结果。pH与ermA,ermB,mefA,tetX,tetM,tetW,qnrS和mexF存在显著正相关关系(p<0.05),硝酸盐主要影响sul1和sul2的丰度(p<0.01);Cr和Zn与sul1和sul2均显著正相关(p<0.05)。(3)垃圾填埋场中残留的抗生素随着填埋龄的增加呈逐渐降低的趋势。填埋初期的垃圾中磺胺类、大环内酯类、四环素类和β-内酰胺类抗生素的浓度比填埋后期高23倍。在所有填埋龄垃圾中,tetM,tetX,ermB,qnrS,sul1,sul2丰度一直占据主导地位,固体垃圾中ARGs丰度随填埋龄的增加而减小。填埋初期垃圾中ARGs的绝对丰度最高,为9.94±0.46 log10(copies/g),比中期和后期垃圾高出约0.41个数量级。
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