论文部分内容阅读
水土环境中抗生素与硝酸盐污染同时存在时对氮转化的影响已受到不少学者的关注,但是在地下水环境中,低含量的抗生素是否会影响反硝化,以及如何影响仍然知之甚少。为有效解决这一问题,本文首先采用直接药敏试验与生长特性试验,对比分析反硝化细菌对9种抗生素的敏感性差异,进而选择低浓度下敏感性较强的洛美沙星,开展地下水硝酸盐降解模拟实验,通过监测体系内氮素含量变化、微生物数量与活性、群落结构、反硝化酶活性、功能基因及抗性基因的相对丰度,分析总结了洛美沙星对反硝化过程不同阶段抑制程度,并探讨了微生物响应机制。论文取得主要成果如下:(1)敏感性试验结果表明,以假单胞菌属为主导的反硝化菌对抗生素的敏感性与抗生素的种类和浓度有关。五种典型抗生素的敏感性排序为恩诺沙星>四环素>磺胺甲恶唑>红霉素>克林霉素。以恩诺沙星为代表的氟喹诺酮类的敏感性具有高-低浓度效应,其效应临界值约为100μg/L。高浓度效应对反硝化菌生长具有显著抑制作用,并呈现剂量依赖性,而低浓度效应呈现促进或抑制作用,尽管促进或抑制作用不显著且与浓度无关,但相对而言,洛美沙星的抑制作用略强于其他抗生素。(2)地下水硝酸盐降解模拟试验结果表明,在100 ng/L-100μg/L浓度范围内,洛美沙星输入对整个反硝化过程的抑制程度与其初始浓度呈正相关关系(R2=0.99,p<0.005),抑制率为30.5%-96.2%。该趋势由硝酸盐还原阶段与亚硝酸盐还原阶段的抑制作用共同主导,对NO与N2O还原阶段的抑制作用微乎其微。对硝酸盐还原来说,除10μg/L外,洛美沙星对其抑制率也随浓度递增,而10μg/L主要以亚硝酸盐抑制为主,占比47.1%。(3)微生物相关分析表明,洛美沙星会对细菌数量与活性和亚硝酸盐还原酶活性产生抑制,并诱导一些抗性基因和转座酶基因的产生,且存在一定的浓度效应。但是在洛美沙星10μg/L的体系中,对细菌数量与活性的抑制率仅为5.8%,微生物丰富度与多样性偏高,含有近10-104倍的抗性基因,缺少关键的亚硝酸盐还原酶编码基因nirS。由此表明,这些微生物差异是导致10μg/L洛美沙星体系内的NO2-N还原更容易受抑制的主要原因。需要说明的是,10μg/L体系的特异性是偶然还是必然,有待于进一步研究确定。