小型養(yǎng)殖污水處理設(shè)備糞便處理

小型養(yǎng)殖污水處理設(shè)備糞便處理

4 組合工藝

　　畜禽養(yǎng)殖廢水通常采用厭氧好氧組合工藝進(jìn)行處理.Chen等在監(jiān)測(cè)某豬場(chǎng)夏季廢水處理工藝對(duì)抗性基因去除效果時(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)厭氧消化好氧濾池處理，ermB豐度分別降低了1.2 log、0.9 log copies · mL-1，而ermB在出水儲(chǔ)存池中已低于檢測(cè)限;tetG在厭氧、好氧過(guò)程分別降低了1.1 log、3.4 log copies · mL-1.對(duì)我國(guó)東部某豬場(chǎng)廢水采用厭氧消化與氧化塘組合工藝去除抗性基因的效果進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)tetO、tetQ、tetW有明顯去除，豐度從10-1降至10-3 copies/16S rRNA，這可能由于tetQ和tetW宿主細(xì)菌多為厭氧菌，而tetO多為好氧菌攜帶，這些抗性基因無(wú)法在厭氧好氧交替環(huán)境中維持.而關(guān)于生物處理與消毒組合工藝對(duì)畜禽廢水中抗性基因的去除作用，研究結(jié)果非常缺乏.

　　5 畜禽養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用對(duì)土壤和植物中抗性基因的影響

　　由于畜禽養(yǎng)殖廢水中富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通常經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵、氧化塘等工藝處理后，作為肥水還田利用，這既節(jié)約了處理成本，也促進(jìn)了養(yǎng)分循環(huán)利用，目前我國(guó)、美國(guó)、歐洲等國(guó)家都推行畜禽養(yǎng)殖廢水的農(nóng)田利用.然而，畜禽養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用可能產(chǎn)生抗性基因從養(yǎng)殖場(chǎng)向農(nóng)田土壤的傳播風(fēng)險(xiǎn).

　土壤是重要的抗性基因儲(chǔ)存庫(kù)，其中主要的抗性基因來(lái)源包括土壤中固有的抗性微生物所攜帶的抗性基因，以及外源進(jìn)入土壤中抗性微生物所攜帶的抗性基因，但有關(guān)土壤中抗性基因的研究較為缺乏.)指出豬糞施用于農(nóng)田存在抗性基因的水平轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，由于糞源微生物與土壤微生物不同，糞源微生物進(jìn)入土壤后在幾個(gè)月中大量消失，但抗性基因可通過(guò)水平轉(zhuǎn)移進(jìn)入土壤本土微生物中，進(jìn)而引起土壤微生物抗性基因豐度的增加.而研究發(fā)現(xiàn)牛糞農(nóng)田利用引起土壤中抗性基因blaCEP豐度的提高是由于攜帶抗性基因的假單胞菌(Pseudomonas sp.)和紫色桿菌(Janthinobacterium sp.)的增殖，而這兩種細(xì)菌來(lái)自于土壤，而非糞便引入.糞便農(nóng)田利用可引起抗性基因豐度提高，但其微生物學(xué)機(jī)制仍不明確.

　　畜禽養(yǎng)殖廢水還田利用一定時(shí)間內(nèi)會(huì)顯著提高土壤中抗性基因豐度.對(duì)北京某豬場(chǎng)周邊土壤四環(huán)素抗性基因進(jìn)行了定量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)豐度較高的四環(huán)素類(lèi)抗性基因?yàn)閠etB/P、tetT、tetM、tetO和tetW，其基因拷貝數(shù)范圍在106~108 copies · g-1 DM，并認(rèn)為tet抗性基因存在由畜禽養(yǎng)殖向土壤的轉(zhuǎn)移.的研究發(fā)現(xiàn)，豬場(chǎng)廢水農(nóng)田利用后土壤中抗性基因tetQ、tetZ和整合子intI1、intI2分別提高了500、9和6、123倍.的研究發(fā)現(xiàn)，施

用豬場(chǎng)厭氧消化液的土壤中四環(huán)素類(lèi)抗性基因豐度為105～108 copies · g-1，顯著高于未施用豬場(chǎng)廢水的土壤，而作物類(lèi)型對(duì)抗性基因的豐度影響較小.)研究了抗性基因沿土壤深度的變化，結(jié)果表明tetO、tetW、tetM、tetA豐度沿土壤深度在0~80 cm逐漸降低.)發(fā)現(xiàn)，飼料中添加磺胺嘧啶顯著影響豬糞還田后土壤中sul抗性基因的變化，添加

磺胺處理組在第60 dsul1抗性基因豐度降低至10-3 copies/16S rRNA、而sul2升高至10-1 copies/16S rRNA，飼料未添加磺胺嘧啶處理組sul1和sul2均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，豐度分別為10-6和10-5 copies/16S rRNA研究了施用豬糞的玉米根際土壤與非根際土壤微生物群落變化，結(jié)果表明根際土壤sul1和sul2抗性基因略低于非根際土壤，可能與根際環(huán)境磺胺嘧啶降解速度快有關(guān)，而sul基因常與質(zhì)粒結(jié)合，根際土壤是質(zhì)粒發(fā)生結(jié)合轉(zhuǎn)移的熱點(diǎn)區(qū)域.考察了土壤類(lèi)型對(duì)抗

性基因的影響，發(fā)現(xiàn)壤土中sul2基因豐度高于砂土.)采用宏基因組文庫(kù)研究了土壤中不可培養(yǎng)細(xì)菌攜帶的抗性基因，結(jié)果表明豬糞還田的土壤攜帶四環(huán)素類(lèi)、利福平、氨基糖胺類(lèi)、氯霉素類(lèi)抗性基因.同未施用畜禽糞便的土壤相比，發(fā)現(xiàn)施用豬糞的土壤中大環(huán)內(nèi)脂類(lèi)抗性基因(ermA、ermB、ermF等)和質(zhì)粒(IncQ、IncW)豐度有提高.發(fā)現(xiàn)攜帶多重抗性的質(zhì)粒IncP-1ε在糞便施用后的土壤中擴(kuò)散.

　　在畜禽養(yǎng)殖糞污還田利用時(shí)，不同種類(lèi)抗性基因隨時(shí)間的消減規(guī)律各不相同.指出施用豬糞后，土壤中抗性基因表現(xiàn)出先增加后降低趨勢(shì)，但抗性基因相對(duì)豐度在1年的施肥間隔后無(wú)法回到本底值，尤其是sul1、ermB、strB、intI1、IncW repA在土壤中豐度較高.的研究發(fā)現(xiàn)，豬糞還田后sul1、sul2、ermF快速升高，隨后ermF消減速度zui快，在施肥43~55 d后降至本底水平，而tetG、tetO、tetW在施肥土壤和控制土壤中無(wú)差異;并且作者指出糞便還田后1~2個(gè)月內(nèi)土壤抗性基因豐度較高，應(yīng)采取措施防止抗性基因進(jìn)入水體或鄰近土壤中.不同類(lèi)型抗生素的抗性基因在土壤中恢復(fù)本底值的時(shí)間不同，例如，MLS抗性基因恢復(fù)到土壤本底值需要20 d，sul1需要2個(gè)月，而四環(huán)素類(lèi)抗性菌株需要6個(gè)月.關(guān)于畜禽養(yǎng)殖廢水對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)受納水體的影響，發(fā)現(xiàn)豬場(chǎng)氧化塘下游河流中250 m仍可得四環(huán)素抗性基因tetM.研究了福建閩江流域E. coli的耐藥性，畜禽養(yǎng)殖廢水可能是該流域抗生素耐藥率高的重要因素，河水分離的E. coli中41%攜帶一類(lèi)整合子，整合子介導(dǎo)的抗性基因包括aadA1、drfA1、drfA27、arr3等.

　　有關(guān)土壤環(huán)境中重金屬與抗生素抗性基因的研究較少.指出土壤中Cu含量(0~140 mg · kg-1DM)與tetM、tetW、ermB、ermF具有相關(guān)性，且blaOXA與Cu具有極顯著相關(guān)性;Zn含量(0~38 mg · kg-1DM)與所測(cè)抗性基因的相關(guān)性不顯著;因此畜禽養(yǎng)殖糞污在土壤環(huán)境中可能存在重金屬與抗生素抗性基因的協(xié)同選擇問(wèn)題，需要進(jìn)一步開(kāi)展研究.

　　畜禽養(yǎng)殖廢水澆灌蔬菜引起蔬菜攜帶抗性基因和耐藥菌的研究非常少，然而該途徑可能是畜禽養(yǎng)殖源抗性基因進(jìn)入食物鏈的途徑之一.對(duì)施用雞糞種植的蔬菜內(nèi)生菌進(jìn)行了耐藥性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)芹菜、小白菜、黃瓜中頭孢氨芐耐藥菌的比例分別為16.9%~86.33%、21.76%~91.31%和0.21%~0.44%，蔬菜內(nèi)生菌具有抗生素抗性的原因可能是耐藥菌通過(guò)土壤進(jìn)入植物，或者由于土壤中抗性基因被植物吸收，這需要進(jìn)一步深入研究.的研究發(fā)現(xiàn)，施用豬糞的蔬菜表皮抗性基因的檢出率較高，包括IncP oriV、sul2、tet(BT)、ermAF、qnrB、blaPSE和blaOXA20等抗性基因，并指出人類(lèi)直接食用蔬菜是一種接觸土壤耐藥菌和抗性基因的途徑.

　　6 結(jié)語(yǔ)與展望

　　盡管近年來(lái)畜禽養(yǎng)殖廢水處理與利用過(guò)程抗性基因已開(kāi)展了一定的研究，但現(xiàn)有研究較多采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研方式，對(duì)抗性基因的轉(zhuǎn)歸機(jī)制和去除研究不足，缺乏畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理與農(nóng)田利用全過(guò)程中抗性基因的系統(tǒng)性研究，難以提出抗性基因減控的有效策略.因此，本文提出如下研究展望：

　　1)已有研究大多針對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用過(guò)程中四環(huán)素類(lèi)與磺胺類(lèi)抗性基因的分布規(guī)律，但有關(guān)β內(nèi)酰胺類(lèi)、喹諾酮類(lèi)抗性基因及其耐藥菌的研究較為缺乏，而后者抗生素多用于人類(lèi)疾病治療，建議今后加強(qiáng)這方面的研究.

　　2)畜禽養(yǎng)殖廢水抗性基因的消減機(jī)制尚不明確.現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖廢水中抗性基因消減規(guī)律的研究不多，對(duì)抗性基因消減規(guī)律的解析不足.已有研究主要考察生物處理對(duì)抗性基因豐度消減的影響，較少關(guān)注功能菌群、工藝操作參數(shù)、環(huán)境參數(shù)與耐藥菌群結(jié)構(gòu)(抗性基因宿主細(xì)菌)的相互關(guān)系.

　　3)不同畜禽養(yǎng)殖廢水和土壤類(lèi)型、抗性基因類(lèi)型對(duì)養(yǎng)殖廢水農(nóng)田利用抗性基因的傳播規(guī)律不可一概而論，缺乏系統(tǒng)性的機(jī)制研究.需要從畜禽養(yǎng)殖廢水生物處理和農(nóng)田利用全過(guò)程對(duì)耐藥菌、抗性基因轉(zhuǎn)歸和控制措施進(jìn)行系統(tǒng)研究和綜合評(píng)價(jià).