高潜水位农渔复垦矿区抗生素抗性基因分布规律与赋存机制研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:exiayouhun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,抗生素耐药性污染问题得到了专家学者重点关注,尤其是矿区环境较高的金属水平加剧新污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)赋存与扩散。本研究关注到高潜水位矿区由于地下水埋藏浅,塌陷后形成大面积地表积水区,因地制宜开展了农渔复垦活动。而农渔活动输入抗生素可能加剧了该地区ARGs污染,但是其分布规律与赋存机制尚不明确。本研究探究了高潜水位农渔复垦矿区土壤中ARGs赋存特征,利用宏基因组学检测复垦土壤中ARGs种类、相对丰度和微生物群落结构特征;研究了复垦土壤中理化性质和金属元素特征,探究影响复垦土壤ARGs赋存的关键因子;由于复垦土壤具有独有的复垦鱼塘沉积物回田机制,本研究通过检测复垦鱼塘沉积物中ARGs丰度和微生物群落结构从而探讨其对于复垦土壤ARGs和微生物群落结构的影响;硫作为本研究中最关键的影响因子,通过硫代谢相关基因及微生物分析,探究硫元素驱动土壤ARGs赋存机制。主要取得了以下研究成果。(1)本研究土壤样品共检测出957种ARGs,mac B抗性基因是复垦土壤中分布最广泛的ARGs。多药类ARGs是复垦土壤中分布最广泛的抗性基因亚型,外排泵机制是土壤中ARGs最主要的耐药机制。农渔复垦土壤比对照农田土壤展现出更高的ARGs赋存能力。随着复垦土壤深度增加,大多数ARGs和抗性基因亚型相对丰度呈现增多趋势。ARGs表现出向更深层土壤垂向迁移并累积的能力。复垦土壤和对照土壤的微生物结构具有很大差异。变形菌门(Proteobacteria)是复垦土壤中最优势微生物菌门。通过相关性和贡献度分析方法,确定变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)是本研究中主要的抗生素耐药细菌(antibiotic resistance bacteria,ARB)。(2)研究区域土壤样品均呈现弱碱性,对照土壤中有机质、总碳、总氮和总磷等环境因子含量均高于复垦土壤。研究区域内土壤都有一定程度的重金属元素累积,对土壤中ARGs赋存有一定的正向影响。总硫(TS)是本研究复垦土壤和对照土壤中差异最大的生态环境特征。TS与优势ARGs全部呈现正相关关系。此外,TS与土壤中优势微生物菌门呈现正相关关系,与变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等主要ARB呈现显著正相关关系。TS对于复垦土壤中微生物群落结构以及ARB具有显著影响,因此硫是本研究中驱动土壤ARGs赋存的最关键因子。(3)对复垦鱼塘沉积物ARGs调查发现,复垦土壤中最为丰富的mac B抗性基因和多药类ARGs在沉积物中占比较大。此外,复垦土壤中相对丰度占比最高的10种ARGs有7种存在于沉积物中。因此沉积物在回填后其中存在的ARGs可能进入到复垦土壤中。变形菌门(Proteobacteria)是复垦鱼塘沉积物中存在的最优势微生物菌门和最主要ARB,这与复垦土壤调查结果相同。沉积物回填很可能影响复垦土壤的微生物群落结构。这些结果也表明回填的沉积物是农渔复垦土壤中ARGs潜在来源之一。差异的硫生态环境特征导致复垦土壤中硫代谢功能基因相对丰度高于对照土壤,高水平的硫代谢能力可能促进了复垦土壤微生物种群增殖。此外,硫导致了变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和己科河菌门(Rokubacteria)等硫代谢微生物在复垦土壤中增殖,这可能是造成其与对照土壤微生物结构差异的主要原因。同时,这些硫代谢微生物是复垦土壤中ARGs的主要宿主细菌。因此,这些微生物菌门的大量增殖为ARGs垂直转移创造了条件。TS随着复垦土壤深度的增加而呈现增高趋势,很可能是深层土壤ARGs大量赋存的主要原因。硫通过影响微生物群落结构驱动复垦土壤中ARGs赋存。
其他文献
近距离煤层群开采,上下煤层开采相互影响十分明显,主要表现在矿山压力显现十分明显,从而给下位煤层回采巷道布置及支护带来了巨大的困难。本文以原相煤矿下煤层10209瓦斯巷的设计与围岩控制为研究背景,充分运用数值模拟、理论计算等研究方法,借助现场实测和实验室力学测试等手段,对工作面基本工程地质条件、临近工作面巷道围岩变形反演、巷道设计与围岩掘进动态响应、最优支护方案设计与验证进行细致研究,取得如下成果:
学位
遥感影像变化检测技术被广泛的应用于环境监测、植被监测、城市发展规划、灾害评估、资源勘探等方面。现有变化检测方法按所用数据量可分双时相变化检测和时间序列变化检测。双时相变化检测可以较为准确获取两个时相间地物变化情况,但以植被为代表的某些地物类别受季节因素影响较大,一般需要选取相同季节获取的影像进行变化检测;而时间序列影像变化检测可以获取地物变化时间、变化类别以及地物的时间序列模型,可利用时间序列信息
学位
充填开采是一种具有安全性好、采出率高、对环境友好等特点的煤矿绿色开采技术,可以有效解决“三下”(建筑物下、铁路下和水体下)压煤问题,本论文以鲁西某矿C01孤岛充填工作面开采为背景,针对其存在的矿山压力显现剧烈,充填效果亟待评价等问题,采用理论分析、数值模拟、和现场监测相结合的方法,研究了充填开采覆岩活动及矿压显现规律。论文主要结论如下:(1)基于弹性地基梁理论,建立了C01工作面“顶板-充填体”岩
学位
目的:儿童青少年身体活动不足是造成目前中小学生体质健康状况下降的主要原因之一。而相关研究表明,社会生态学理论中的同伴友谊对促进儿童青少年身体活动行为具有重要影响。本研究以海阳市农村初中生为调查对象,以同伴友谊质量与农村中学生身体活动行为关系为研究对象,探索同伴友谊与农村青少年身体活动行为之间的内在规律,为开展农村中学生的体育教学、课外锻炼、提升体质健康等实践提供学理依据和干预措施。方法:本论文主要
学位
当前世界各国都在积极推进能源结构调整,降低化石能源消耗,增加可再生能源的供能占比。但化石能源利用过程中的余热废弃以及可再生能源的时空分布不均难题给能源革命提出了挑战。而基于固-液相变材料的相变储热技术被认为是一种有效的解决措施。但是现阶段相变储热装置通常面临着数值计算效率低,传热速率慢和相变不均匀的问题,限制了相变储热技术的进一步发展与应用。针对上述问题,本文聚焦于相变储热强化研究,提出主动旋转耦
学位
KP方程族是可积系统领域中的重要研究对象之一,在数学物理中具有广泛的应用.近年来,KP及其相关可积方程族吸引了许多专家学者的兴趣,并且已经取得许多显著的成果.达布变换是一种有效的求解可积系统的方式,通过达布变换,可以得到可积系统的各种类型的解.本文将在Sato理论的框架下,结合无穷维李代数的最高权表示,利用自由费米子与自由玻色子的语言,研究KP及其相关可积方程族的达布变换,以及讨论达布变换的各种应
学位
针对含氯废弃塑料利用中氯造成的二次污染及高碱固体燃料热利用过程中碱腐蚀、易结渣等问题,课题组提出聚氯乙烯(PVC)与高碱固体燃料协同水热同步脱除氯和碱及碱土金属元素(AAEMs),以提高水热炭的燃料品质。本文研究该方法制得的水热炭热转化性能,探究相关因素对水热炭热转化的影响规律,研究各相产物分布规律及特性,评估热转化后固相产物焦炭的吸附性能,以期通过水热-热转化工艺实现有机固废的高效处置及高值化回
学位
铅元素对人体危害极大,钎料无铅化是必然的趋势。长期以来,Sn-0.7Cu钎料因低廉的成本、优异的物理性能和机械性能,被认为是电子封装材料中最有望取代Sn-Pb的钎料之一。然而Sn-0.7Cu钎料润湿性能不佳且焊点热可靠性差,限制了进一步的推广使用。鉴于此,本文以镍基金属有机骨架衍生物为强化相,添加到Sn-0.7Cu钎料中,制备新型无铅复合钎料,并对其组织、熔化特性、润湿性、硬度、剪切强度和耐腐蚀性
学位
针对我国西北地区煤矿存在的坚硬顶板难以垮落,容易形成大面积悬顶等问题,多采用水力压裂技术对顶板进行预裂弱化。现有的煤矿水力压裂技术主要包括非定向水力压裂技术与定向水力压裂技术。非定向水力压裂技术是指对钻孔不做任何处理,直接在压裂段进行压裂;定向水力压裂技术是指在压裂前先利用切槽刀具在钻孔内预置径向切槽,再进行封孔压裂的技术。现阶段,我国煤矿顶板放顶多采用非定向水力压裂技术,但对于倾斜钻孔下非定向水
学位
随着航天、航空和先进能源等近代科学技术的发展,碳/碳材料表现出优异性能,但为实现更长时间和更高温度的氧化防护,需要在材料表面制备涂层,有效地隔离碳材料和外部氧气的接触。本文以商业MoSi2粉末作为涂层基础组分,通过放电等离子烧结技术制备了商业MoSi2-Hf B2-Si C涂层,并分析了试样在恒温氧化、预氧化处理后恒温氧化与宽温域氧化下的性能表征。结果表明:SPS制备的MoSi2-Hf B2-Si
学位