【摘 要】
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目前,抗生素抗性细菌(ARB)和抗生素抗性基因(ARGs)污染问题备受人们的广泛关注。在人类生活、医疗和工业生产过程中产生的含有ARB和ARGs的污水最终都会通过管网汇入污水处理厂中,使得污水处理厂成为ARB和ARGs的储存库和向环境中传播抗性污染的主要来源。在污水处理厂中有效去除ARB和ARGs,对于防止抗生素抗性的传播具有重要作用。为研究污水处理工艺对ARB和ARGs的去除效果,本研究采用平板
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目前,抗生素抗性细菌(ARB)和抗生素抗性基因(ARGs)污染问题备受人们的广泛关注。在人类生活、医疗和工业生产过程中产生的含有ARB和ARGs的污水最终都会通过管网汇入污水处理厂中,使得污水处理厂成为ARB和ARGs的储存库和向环境中传播抗性污染的主要来源。在污水处理厂中有效去除ARB和ARGs,对于防止抗生素抗性的传播具有重要作用。为研究污水处理工艺对ARB和ARGs的去除效果,本研究采用平板计数法和荧光定量PCR技术全面分析了污水处理厂中ARB和ARGs的空间分布特征,讨论了季节因素对ARB和ARGs分布的影响,明确了不同处理工艺对ARB和ARGs的去除效果。研究结果表明:(1)不同季节ARB和ARGs的污染特征6种ARB在该城市污水处理厂进水及出水中均可检出,进水中ARB丰度在107~109CFU·L-1,出水中ARB的丰度比进水中低4~7个数量级,且无论是总异养菌还是ARB,夏季进水中的丰度均高于冬季,而夏季出水中的丰度则均低于冬季。冬季20种ARGs在城市污水处理厂进水及出水中均可以被检测到,而夏季只可以检测到18种ARGs,intl I和intl II不能被检测出,且夏季ARGs的平均绝对丰度比冬季低0.1~0.5个数量级。生物处理过程对ARB和ARGs的去除效果受季节影响较小,而物理分离过程和紫外线消毒过程对ARB和ARGs的去除效果受季节影响较大,冬季物理分离过程对ARB和ARGs的去除率比夏季分别高0.05~0.42 log和0.2~0.3 log,冬季紫外线消毒对ARB和ARGs去除率比夏季分别低2~3 log和0.4 log。(2)不同原水中ARB和ARGs的污染特征不同原水中ARB和ARGs的绝对丰度存在差异,黑水中ARB的丰度>纯生活污水中ARB的丰度>工业废水和生活污水混合的污水系统中ARB的丰度,黑水中ARB的丰度比生活污水中高约1个数量级,比工业废水和生活污水混合的污水系统中ARB的丰度高约2个数量级;50%工业废水和50%生活污水混合的污水系统中ARGs的绝对丰度>10~20%工业废水和其余为生活污水混合的污水系统中ARGs的绝对丰度>30%工业废水和70%生活污水混合的污水系统中ARGs的绝对丰度>纯生活污水中ARGs的绝对丰度,其中工业废水和生活污水混合的污水处理系统中ARGs的绝对丰度比纯生活污水中ARGs的绝对丰度高约1个数量级。(3)不同处理工艺对ARB和ARGs的去除效果在污水处理流程中,生物处理、消毒和过滤单元对ARB的去除率分别为2.7log、2.22 log和2.5 log,差异不大;但生物处理、消毒和过滤单元对ARGs的去除率则分别为1.5 log、0.73 log和0.21 log,差异较大。生物处理工艺中泥膜复合的IFAS工艺对ARB和ARGs的去除效果最好,其次是活性污泥工艺,纯生物膜的MBBR工艺的处理效果较差。此外大部分ARB最终会进入污泥中而不是污水中,好氧池的活性污泥中ARB的丰度比生物膜上的丰度高出1~2个数量级,但大部分ARB在生物膜上的占比高于在活性污泥中的占比;从厌氧阶段到缺氧阶段再到好氧阶段,ARGs的绝对丰度和相对丰度均呈现下降趋势,生物膜上的ARGs的相对丰度和绝对丰度高于活性污泥中的丰度。次氯酸钠消毒对ARB和ARGs的去除率可比紫外线消毒高1~2个数量级;膜过滤对ARB的去除率可达2.5 log,而滤布滤池和连续流砂滤池对ARB的去除效果仅为0.7 log和0.3 log;连续流砂滤池对ARGs的去除率可比滤布滤池高约0.1 log。
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