养殖处理设备粪便污水处理工程

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不同畜禽粪便中，不同抗生素抗性基因的丰度也存在很大差异，这不仅与抗生素的使用类型和使用量直接相关，而且可能与抗生素的区域性使用差异有关.例如，在养猪场四环素类抗生素使用较多的地区，猪粪中残留的四环素(表 1)及其抗性基因含量(表 2)较高;在养鸡、养鸭场磺胺类抗生素使用较 多的地区，鸡粪和鸭粪中残留的磺胺类抗生素(表 1)

及其抗性基因(表 2)的含量较高.同时，人们研究了减少抗生素使用量对抗生素抗性基因的削减作用.例如，Klare等(1999)调查了德国全面禁止畜禽养殖过程中使用阿伏霉素(avopracin)之后猪肉和人粪便中大肠杆菌的阿伏霉素抗性，结果发现，大肠杆菌的阿伏霉素抗性明显下降.在丹麦动物饲料添加剂中禁用阿维霉素(avilamycin)、红霉素(eryt

hrocin)、万古霉素(vancomycin)和维吉尼霉素(virginiamycin)之后，Aarestrup等(2001)调查了畜禽粪便中大肠杆菌对这几种抗生素的抗性，结果发现，抗性均有不同程度的降低.这些都说明抗生素抗性的产生同抗生素的使用息息相关.但是，这种抗性的降低只是表现在抗性程度上，而实际上抗性基因即使在没有相应抗生素存在时，也会存在长达几年的时间(Johnsen et al., 2009).另外，很有可能抗性基因潜伏在微生物体内而没有进行表达产生抗性，当存在相应的环境压力时，通过基因水平转移，进入合适的微生物体内之后才会表现出抗性.

文献中有关畜禽粪便生物处理过程中抗生素抗性基因的分

禽粪便生物处理过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存特征与削减效果

　　畜禽粪便生物处理的主要工艺为好氧堆肥和厌氧消化，均对抗生素抗性基因具有较好的削减效果.如Chen等(2007)采用实时定量PCR方法调查了6种红霉素抗性基因(erm)在牛粪和猪粪经堆肥处理、猪粪废水经氧化沟和生物滤池处理后的丰度，结果发现，相比氧化沟和生物滤池处理猪粪废水，堆肥可明显削减猪粪中的erm抗性基因，削减率zui高达到了7.3 logs，而其它处理工艺对抗性基因基本无削减.Cheng等(2013)调查了杭州8个畜禽养殖场中10种四环素抗性基因、2种磺胺类抗性基因及整合子intl1的丰度和多样性，并考察了3个

猪场不同废水处理工艺(厌氧消化+ A/O工艺+生态沟)对这些抗生素抗性基因的削减情况，结果发现，12种抗性基因的丰度在经过厌氧消化后，大部分有所降低，但在后续的生物处理过程中，基本无变化，有些抗性基因如sul1和sul2丰度反而有所增加.

　　目前尚未有针对畜禽粪便厌氧消化和堆肥过程中抗生素抗性基因变化的研究报道，而对污泥厌氧消化过程中抗生素抗性基因变化的研究较多.如Ma等(2011)在实验室条件下研究了中温和高温厌氧消化对中9种抗性基因的削减情况，结果表明中温厌氧消化能大幅削减sulI、sulII、tetC、tetG和tetX，并且随着水力停留时间的增加，削减效果更明显，但tetW、ermB和ermF反而会增加;47 ℃、52 ℃、59 ℃的高温厌氧消化能够更有效地削

减tetW、ermB、tetO、tetX和ermB、ermF，却对其它抗性基因和intl1的削减效果很差，tetC和tetG反而有所增加;然而，污泥热水解预处理能够有效削减所有的抗性基因，但厌氧消化之后抗性基因都出现了.Diehl和LaPara(2010)在实验室条件下研究了22 ℃、37 ℃、46 ℃、55 ℃条件下厌氧消化和好氧消化对污泥中tetA、tetL、tetO、tetW、tetX和intl1的削减情况，结果表明在37 ℃、46 ℃、55 ℃厌氧条件下，各种抗性基因都能大幅削减，但在好氧条件下各种抗性基因却基本无削减，他们据此提出高温厌氧消化或许是削减各种抗性基因较好的方式.

　　重金属抗性基因在畜禽粪便生物处理过程中的研究尚未见报道.总之，好氧堆肥和厌氧消化对畜禽粪便中抗生素和重金属及其抗性基因的削减均具有一定的效果，但工艺类型、工艺操作参数及微生物群落等对畜禽粪便生物处理过程中抗生素和重金属及其抗性基因赋存与转归的影响，需要进一步的试验研究.

　　4 畜禽粪便土地利用过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存特征

　　畜禽粪便的土地利用给环境带来了大量携带有抗性基因的微生物，但这些微生物所带来的影响，相对于携带的抗性基因来说，可能只是瞬时的(Heuer and Smalla， 2007).Heuer等(2008)研究发现，猪粪施入土壤后，土壤中微生物群落在* d受到了较大的影响，但很快又恢复了;而在175 d之后土壤中sul1和sul2两种抗性基因的丰度仍然达

了10-5 copies/16S rRNA.Heuer和Smalla(2007)研究了粪便和磺胺类抗生素对耕地中抗生素抗性基因的协同选择作用，结果发现这种协同作用至少持续了两个月，这主要是因为粪便中携带有更多的伴随有多种抗性基因的质粒，这些质粒转移到土壤中土著微生物体内，极大地延长了抗生素抗性基因在土壤中的存活时间.Knapp等(2010)分析了新西兰在1

940—2008年间的土壤样品，发现自从1940年开始大面积使用抗生素之后，土壤中β-内酰胺类、红霉素及四环素抗性基因的丰度逐年增加，并且还在继续增长，这与自1950年开始大规模使用兽用抗生素*.总之，畜禽粪便中微生物进入土壤之后，并没有对土壤中微生物群落结构产生太大的影响，但其中的抗性基因通过基因的水平转移，却在土壤中保留了很长时间。