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作为一种常见抗生素,磺胺类抗生素(SAs)常被用于畜禽养殖业,并以母体化合物和代谢产物的形式排入粪污中,对粪污厌氧发酵产生影响。本研究考察了 4种常见兽用SAs(磺胺喹噁啉/SQX、磺胺甲恶唑/SMX、磺胺对甲氧嘧啶/SMD以及磺胺噻唑/STZ)对猪粪厌氧发酵性能的影响,探讨SAs厌氧生物降解的动力学特征,揭示SAs的降解机理。研究发现,厌氧发酵沼气产量和有机物降解率随SAs浓度的增大而减小。SAs,特别是SQX和STZ,会引起VFAs累积,pH值降低。通过微生物群落和发酵影响因子的相关性分析可知,Ignatzschineria、Tepidimicrobium和Fastidiosipila能促进产甲烷过程,而 Clostridium Ⅲ、Anaerococcus和Proteiniphilum受SAs影响,对产甲烷过程起抑制作用。采用三维荧光分析沼液中溶解性有机物(DOM)发现,DOM以陆地源为主,与微生物的新陈代谢分泌物有关;随着SAs浓度的增大,微生物代谢分泌物浓度降低。通过平行因子分析得到4种DOM特征组分,其中色氨酸类物质含量与Firmicutes和Proteobacteria丰度呈正相关;可降解类蛋白质物质为产甲烷前体物,与Proteobacteria丰度呈负相关。厌氧微生物可有效降解SAs,降解速率与SAs的种类、浓度以及共存有机物浓度有关。厌氧微生物群落的丰度和多样性受SAs种类与环境中共存有机物浓度的共同影响。典型相关分析表明,SAs降解率与Proteobacteria和Bacteroidetes的丰度呈正相关,与Firmicutes的丰度呈负相关。4种SAs在无机盐培养基和发酵底物上清液中的降解率均与特定的微生物菌属丰度有关。利用液相色谱-串联质谱分析SAs的厌氧降解产物,SAs的基本功能基团—氨基苯磺酰胺经过S-N、S-C、C-N键断裂和开环反应降解成NH4+、SO42-和无机酸等物质。不同SAs的特有功能基团—喹噁啉环、甲恶唑环、嘧啶环和噻唑环降解路径不同。SAs生物降解过程中的取代反应一般发生在N1和N4氨基位点,包括乙酰化、羟基化、葡萄糖醛酸化和氨基苯磺酰胺衍生物取代。本文的研究结果可为含有SAs猪粪厌氧发酵处理提供了理论基础,为生物降解SAs的机理研究提供借鉴。