茶多酚消毒方式对饮用水抗性基因的作用效果研究

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随着人们生活水平的提高,除了对常规饮用水水质检测指标的关注外,也把目光聚集到了一种新兴的环境污染物——抗生素抗性基因。传统的饮用水消毒方式对抗性基因的作用效果甚微,因此一种高效抑菌且对抗性基因有着较强去除效果的消毒方式亟待出现。茶多酚作为一种绿色天然的消毒剂,具有强氧化性和广谱抑菌性,并且可以破坏抗性基因的分子作用机制,影响抗性基因的转移和传播,可以与臭氧消毒和紫外线消毒联合使用。本文主要研究了茶多酚及臭氧-茶多酚联合消毒方式和紫外线-茶多酚联合消毒方式对抗性基因的作用效果,并且探究了微生物群落的变化对抗性基因的影响。茶多酚单独作为消毒剂时,投加量为200mg/L时可以有效的抑制细菌的增长。但是200mg/L浓度的茶多酚无法满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中对于色度的要求,所以茶多酚更适合作为辅助消毒剂使用,将茶多酚与臭氧和紫外线联用。研究表明低浓度茶多酚对抗性基因有较强的削减效果,但茶多酚浓度超过200mg/L时削减效果减弱。200mg/L的茶多酚对原水中24种万古霉素类抗性基因有9种抗性基因表现为去除效果,整体去除效果表现较差;对四环素类抗性基因的传播能够有效的抑制,可以使四环素类抗性基因的整体丰度降低;对磺胺类抗性基因的作用效果整体表现为削减;对青霉素类抗性基因的控制效果较好。茶多酚对抗性基因的作用主要包括抑制抗性基因传播的方式和破坏抗性基因的分子作用机制两方面。臭氧-茶多酚联合消毒方式和紫外线-茶多酚联合消毒方式都能对饮用水中的抗性基因进行控制,不同方式的控制效果不相同。臭氧-茶多酚联合消毒方式对β-内酰胺酶类、四环素类、氨基糖苷类抗性基因有较好的控制效果,紫外线-茶多酚联合消毒方式对β-内酰胺酶类抗性基因有较好的控制效果。若饮用水中含有特定浓度的某种抗性基因时,可以根据两种联合消毒方式的作用效果进行选择,在未知水源水中所含抗性基因种类和浓度时,优先选择臭氧-茶多酚联合方式作为消毒工艺,相比于紫外线-茶多酚联合工艺具有覆盖范围广、去除效果好、效果稳定的优势。不同茶多酚联合消毒工艺作用后的水样中微生物群落组成大致相同,但是在所占比例上略有差别。臭氧-茶多酚联合消毒工艺对微生物多样性的削减较紫外线-茶多酚联合消毒工艺效果更突出。经过臭氧-茶多酚和紫外线-茶多酚联合消毒工艺处理后,微生物具有的特定功能的基因丰度有很大的变化,经过KEGG通路柱状图反映出两种联合消毒方式对调控遗传信息的折叠、分类和降解、复制和修复、以及转录和翻译等相关的基因丰度都有明显的削减作用,但臭氧-茶多酚联合消毒方式较紫外线-茶多酚联合消毒方式削减效果更好,这也从侧面解释了臭氧-茶多酚联合消毒对抗性基因削减效果更好的原因。
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