城市污水和地表水中粪大肠菌群的耐药性及影响因素研究

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耐药菌(antibiotic-resistant bacteria,ARB)的广泛出现给人类健康造成了巨大的威胁。水是细菌传播扩散的重要媒介,城市水环境与人类生活息息相关,深入了解城市水环境中耐药菌的污染状况对于控制耐药菌传播造成的健康风险具有重要意义。作为典型的水质卫生学指标,粪大肠菌群能够较好的指示水体受到人和其他温血动物粪便污染的情况。在这些水体中,粪大肠菌群往往有较高的含量,其耐药性可以在一定程度上反映细菌耐药的整体情况。本研究利用生化分析和分子生物学检测技术,以西安市城市污水和河湖为研究对象,系统地研究了粪大肠菌群的耐药性,为城市水环境中的细菌耐药性传播控制提供了科学依据。通过对西安市的三座污水处理厂进行取样检测研究。考察污水处理厂进水及各处理单元出水中粪大肠菌群对盐酸四环素(TET)、氨苄西林(AMP)、氯霉素(CHL)、硫酸链霉素(STP)、诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)、庆大霉素(GEN)、头孢噻肟(CTX)等8种抗生素的耐药性,同时研究了西安市主要湖泊和河流中粪大肠菌群的浓度及其耐药性。发现:A、C、D污水处理厂进水粪大肠菌群浓度为2.8×107CFU/L~9.3×107CFU/L。城市污水中,粪大肠菌群主要对AMP和CIP耐药,污水处理厂进出水中粪大肠菌群对AMP和CIP的耐药率分别为19.2%~72.1%和24.4%~85.6%。粪大肠菌群对CTX的耐药率最低,为0~1.1%。污水处理各阶段中,粪大肠菌群的耐药性并没有特定的变化趋势。在兴庆湖、南湖、浐灞河等地表水体中粪大肠菌群浓度范围为1.6×103CFU/L~3.4×105CFU/L。地表水中粪大肠菌群主要对AMP和CIP耐药,其耐药率分别为14.3%~52.5%和15.2%~64.2%,粪大肠菌群对CHL耐药率最低,为0~3.6%。利用K-B纸片琼脂扩散法对分离得到的耐药菌株进行抗生素敏感性检测,以分析这些菌株的耐药表型状况。结果表明在分离得到的57株耐药菌中,对三种以上抗生素同时耐药的菌株有50株。在C污水处理厂分离出的21株菌和D污水处理厂分离出的36株菌中,磺胺甲恶唑(SMZ)的耐药率分别为90.5%和50.0%。从D污水处理厂二沉池中分离得到了5株大肠埃希氏菌,利用聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术考察了11种四环素类耐药基因、4种磺胺类耐药基因和5种β-内酰胺类耐药基因的分布情况。共检出了4种四环素类耐药基因(tetA、tetB、tetC、tetK)、1种磺胺类耐药基因(sul2)、3种β-内酰胺类耐药基因(CMY2、TEM和CTX-MU)。针对粪大肠菌群对TET、AMP、CIP和CHL这四种抗生素的耐药性,通过模拟试验,分别考察了SBR工艺、氯消毒、紫外线消毒产生的影响。发现污水经过SBR处理后,粪大肠菌群的耐药率并没有发生显著变化,但在其中的缺氧搅拌阶段耐药率却出现明显的降低。氯和紫外线消毒对粪大肠菌群都有明显的去除效果,但消毒剂量的增减会对粪大肠菌群耐药性产生影响。氯消毒中,当水中的ρ(有效氯)由0加至0.5mg/L时,粪大肠菌群对AMP、CIP、CHL的耐药率都有不同程度的增长,而对TET的耐药率却呈下降趋势;当使用1.0mg/L氯消毒之后,粪大肠菌群对AMP、TET、CIP和CHL的耐药率分别为35.1%、5.6%、62.3%和0。另外二沉池出水经氯消毒后约5h,粪大肠菌群对AMP、CIP和CHL的耐药率降至最低,均为0;在氯消毒后24h,粪大肠菌群对TET、AMP和CIP的耐药率达到一个峰值,之后出现不同程度的降低。连续监测至48h,发现粪大肠菌群对TET、AMP和CIP的耐药率分别为59.4%、15.6%和67.7%,与未消毒时相比,相应的耐药率出现了升高。紫外消毒处理中,当紫外辐照剂量约在0~16mJ/cm2范围内增加时,粪大肠菌群对AMP、TET、CIP和CHL的耐药率都出现下降的趋势,在约16mJ/cm2时,其耐药率分别为15.0%、27.6%、34.7%和4.2%;之后随着紫外剂量的升高,粪大肠菌群对这4种抗生素的耐药率呈现上升的趋势,在约22mJ/cm2时达到峰值;紫外辐照剂量再增加,粪大肠菌群对这4种抗生素的耐药率出现下降或趋于平稳。
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