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  •  成都生物所在同步脫氮及削減抗生素抗性基因方面取得進展

    【字體: 時間:2022年09月20日 來源:中國科學院成都生物研究所

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      研究成果發表在 Chemical Engineering Journal ( IF=16.744 )

      

     抗生素抗性基因(ARGs)是一類具有環境持久性、累積性等特點的新污染物。污水處理系統是ARGs的“源”和“匯”,其殘留的抗生素和豐富的營養物質通過水平轉移和垂直傳播促進ARGs擴散、賦予抗生素耐藥菌(ARB)抗性,引發“超級細菌”,對人類健康造成巨大威脅。因此,世界衛生組織已將ARGs列為21世紀威脅人類健康最重大挑戰之一。我國 “十四五規劃”和《二〇三五年遠景目標的建議》首次提出“重視新污染治理”,2022年國務院辦公廳印發《新污染物治理行動方案》,我國廢水處理正由傳統污染物高效去除到傳統與新型污染物協同治理轉變。 

     生物單元是廢水處理中主要脫氮過程。短程硝化反硝化在畜禽養殖廢水、垃圾滲濾液等低碳氮比廢水中具有獨特優勢。中國科學院成都生物研究所污染生物治理項目組在前期工程研究、文獻調研和小試研究中(Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, 10(1): 106925; Environmental Science and Pollution Research, 2022, 29 (31): 46848-46858),發現短程硝化反硝化(SCND)比全程硝化反硝化更能有效脫氮和削減ARGs。 

     近期,研究團隊面向短程硝化反硝化工藝工程應用中基于全程硝化反硝化的啟動調試過程,解析不同脫氮路徑轉化過程中ARGs的響應規律,探究了不同濃度的四環素、磺胺嘧啶和環丙沙星復合抗生素選擇壓力下,從全程硝化到短程硝化反硝化脫氮過程轉換中污染物去除性能、ARGs變化及微生物群落結構響應規律。研究結果表明一定濃度的抗生素能促進系統從全程硝化轉化為短程硝化反硝化,且總氮去除率提升了51.24%-60.36%;抗生素添加種類與產生的ARGs亞型、ARGs豐度之間并非一一對應關系,因此只檢測某幾種ARGs并不能完全表征系統風險。網絡共現、偏最小二乘路徑模型等表明短程硝化反硝化中的主要脫氮功能菌屬(Brachymonas)并不是潛在宿主,證實調節環境因子是實現脫氮及同步削減ARGs的重要方式;環境風險評估進一步表明短程硝化反硝化階段比全程硝化階段削減了超過85.10%-87.23%的高風險ARGs類型。該研究進一步證實短程硝化反硝化是實現同步脫氮及ARGs控制的重要工藝。 

     研究結果可為全面了解污水處理系統中ARGs歸趨,強化ARGs削減提供理論與技術支撐。研究成果發表在Chemical Engineering Journal IF=16.744)。王林博士為第一作者,陳楊武博士后、譚周亮研究員為共同通訊作者。該研究得到中國科學院 “西部之光”交叉團隊項目(2019XBZG_JCTD_ZDSYS_001)、中國博士后科學基金(2020M673293)和四川省科技廳重點研發項目(2020YFS0026)資助。 

      1脫氮過程轉化中污染物去除、ARGs歸趨、微生物群落變化響應規律 

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