土壤中抗生素抗性基因研究进展

阐述了土壤中抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)的来源及赋存,探讨了ARGs在土壤环境中传播的影响因素,其中包括有机肥料、土壤理化性质、重金属共选择、土壤类型等,总结了当前土壤中ARGs主要的消减技术,如好氧堆肥、厌氧消化及生物炭添加,指出了目前ARGs在土壤环境中研究的不足之处,提出了ARGs在环境命运、传播机制、影响因素和消减技术等方面的未来研究方向。进一步加强了ARGs污染对土壤环境影响的认识,为今后土壤ARGs的污染防治研究提供了理论依据。     

秋冬季节抗性基因在AAO反应器生物段的去除和水平转移过程

厌氧-缺氧-好氧(anaerobic-anoxic-oxic,AAO)反应器的活性污泥中具有高密度的微生物,抗性基因(antibiotic resis tance genes,ARGs)汇入后可能发生水平转移并向水体释放.因此,文中考察了不同进水流量下AAO反应器在秋季和冬季对ARGs的去除效果及ARGs水平转移过程.监测结果显示,秋季进水ARGs浓度低于冬季,相应的高流量组(high-flow reactor,HFR)和低流量组(low-flow reactor,LFR)出水中sul1、tetX、e rmB、intI1和16S rDNA浓度也低于冬季.秋季LFR出水ARGs浓度高于HFR,冬季两者近似.这反映了季节和进水流量会影响AAO反应器对ARGs的去除.两组反应器在秋季和冬季对不同种类的ARGs对数去除率在0.72～1.85 log.值得注意的是,虽然秋冬季节两组反应器的出水ARGs浓度均低于进水,但是LFR出水中sul1、tetX和blaTEM的相对丰度却高于进水,推测部分ARGs可能发生了向无抗性菌株水平转移的过程.因此,从控制ARGs排放的角度,需对AAO反应器出水进行消毒等处理,以进一步降低ARGs浓度与其相对丰度.     

饮用水管网中抗生素抗性细菌/基因的赋存与控制

饮用水安全是人类社会健康发展的必要前提，但饮用水管网内的独特环境却在一定条件下为抗生素抗性细菌/基因(antibiotic resistant bacteria/genes, ARB/ARGs)赋存和传播提供了有利条件，从而潜在地危害人体健康。当前，饮用水管网内ARB/ARGs的传播已成为国际关注的热点。为更好地去除饮用水管网内的ARB/ARGs,文中在介绍饮用水管网内ARB/ARGs来源的基础上，详细阐述了影响饮用水管网内ARB/ARGs赋存的主要因素，重点解析了控制ARB/ARGs赋存的有关方法与技术。建议今后研究应主要集中于阐明饮用水管网内ARB/ARGs的富集与传播机制，寻求低成本减少ARB/ARGs的方法，科学评估饮用水中与ARB/ARGs暴露相关的人体健康风险。     

微塑料富集环境抗生素抗性基因的研究进展

微塑料已经在各种环境介质中被广泛检出，并且可能促进环境中抗生素抗性基因（ARGs）的富集与传播。文章从研究方法、富集效果、富集机制方面综述微塑料富集ARGs的研究进展，发现微塑料对多个环境中ARGs富集现象较明显，同时环境类型、微塑料暴露特征（种类、尺寸、暴露时间、与抗生素的联合作用）等因素对ARGs富集效果具有明显影响。微塑料从不同途径促进垂直基因转移与水平基因转移，实现ARGs富集。未来的研究应深入探讨微塑料对ARGs的富集机制，扩大环境研究范围，以进一步评估微塑料对ARGs的富集作用所引发的环境生态风险。     

Fenton法对剩余污泥中抗性基因及耐药菌的去除研究

研究Fenton法对污水处理厂剩余污泥中抗生素抗性基因（ARGs）和耐药菌（ARB）的去除效果，以明确Fenton对于降低污泥ARGs和ARB传播风险的有效性。采用宏基因组测定Fenton处理前后污泥，分析ARGs、移动遗传元件（MGEs）和微生物群落结构的变化。此外，以5种常见抗生素为基础，从Fenton处理后的污泥中筛选出ARB并推测其致病性。结果表明，经Fenton处理后污泥中ARGs明显下降，总去除率达到了67.36%。其中，特曲霉素类、春日霉素类、喹诺酮类和磷霉素类ARGs的去除量最高，分别为1.12log、1.04log、0.78log和0.69log。另外，Fenton处理后污泥样品仍筛选出9株ARB，其中4株ARB与寡养单胞菌亲缘关系接近，具有致病性；2株ARB与蜡状芽孢杆菌、炭疽杆菌相似，可能为未知致病菌；剩余3株ARB虽具有抗性，但目前无证据显示其对人体致病。由此可知，Fenton处理可以有效去除污泥ARGs和ARB，但仍有部分ARGs和ARB难以去除，它们可能会随着污泥的资源化利用再次进入环境，对人类健康造成危害。     

不同四环素废水处理系统中的抗生素抗性基因研究

通过序批式反应器(SBR)和移动床生物膜反应器(MBBR)两种类型反应器的运行比较了活性污泥和生物膜工艺对不同浓度四环素废水中污染物的去除效果,发现在相同生物量条件下生物膜系统对总氮和四环素的去除效果优于活性污泥系统。基于高通量测序的宏基因组学分析结果表明,活性污泥和生物膜中抗生素抗性基因(ARGs)种类和丰度的差异可能是导致污染物去除效果不同的主要原因。进一步对活性污泥和生物膜中微生物群落结构及其与ARGs的相关性进行分析,证实了微生物群落结构与ARGs组成显著相关,是造成活性污泥和生物膜中ARGs差异的主要原因,进而影响了两种工艺对四环素废水中污染物的去除。     

抗生素抗性基因在环境中的来源与传播

抗生素是一类在预防、医治人畜的各种细菌感染疾病方面被普遍应用,在超低浓度下就能抑制微生物生长或消灭微生物的"新型污染物"。这种化学物质滥用的情况和危害近些年来愈发严重。细菌产生耐药性的根源是体内存在的抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),其高丰度存在于水体、土壤和空气中,危害更甚于抗生素。这篇文章综述环境中ARGs的来源、传播的各种方式,并对有关降低ARGs的危害的方法提出了一些建议。     

纤维质酒精预处理液中抑制剂脱毒方法研究进展

利用纤维质原料生产燃料酒精是目前研究的热点。综述了纤维质原料预处理液中抑制物脱毒方法的研究进展。介绍了抑制物形成、抑制机理、抑制物对微生物生长和酒精发酵的影响以及脱毒方法的进展情况。指出选择适宜的预处理及脱毒方法、尤其选育耐抑制物的菌株是实现纤维质原料生产燃料酒精工业化研究的重点。     

消毒对水中抗生素耐药基因去除及因素的进展

细菌的抗生素耐药是重大的公共卫生问题,水环境为抗生素耐药菌及抗性基因的储存库。当前的水处理方式,尤其是消毒对抗性基因的去除效果不太理想,甚至出现不降反升的现象。先进的处理技术和"消毒"过程被认为是控制ARB向环境中扩散的主要工具。本研究综述了国内外不同的消毒方法对饮用水和废水处理过程中,ARB及ARGs的去除状况及其影响因素。该文将为水中ARB及ARGs的去除及其环境散播的控制的应用提供参考依据。     

零价铁及其耦合技术强化抗生素废水的处理

抗生素被广泛应用于治疗疾病、畜牧养殖业及病虫害防治等,然而抗生素大规模的生产及使用,对生态系统造成了持久性破坏。同时,未完全降解的抗生素在环境中逐步积累,导致抗生素抗性基因（ARGs）的富集,对环境造成极大的威胁,因此亟待开发经济、高效且可削减ARGs的抗生素处理方法。零价铁（ZVI）因廉价、易操作、不产生二次污染,被广泛用于含难降解污染物的污水处理过程,并在抗生素废水的处理中进行了广泛研究。本文从ZVI及其耦合技术对抗生素的作用机制与ZVI对厌氧消化的影响等方面,综述ZVI及耦合技术在处理抗生素废水中的应用。文章指出,ZVI主要通过产生羟基自由基（·OH）氧化降解抗生素,此外ZVI被腐蚀后形成的氢氧化物、氧化物也可吸附去除大量抗生素。零价铁-光芬顿与零价铁-电芬顿耦合工艺分别通过光能与电能促进·OH的产生,并实现Fe²⁺的循环利用。ZVI耦合厌氧生物处理过程中,ZVI可优化微生物群落,提高酶活性,从而促进厌氧消化降解抗生素,并削减部分ARGs。针对以上工艺特点,合成廉价高效的ZVI材料、探索ZVI对厌氧消化过程中ARGs的削减机制将是ZVI及其耦合技术强化抗生素废水处理的研究重点。     

木质纤维素稀水解液脱毒研究进展

稀酸水解作为一种广泛使用的木质纤维原料的预处殚方法,已在生产中得到广泛应用,但由于木质纤维素经稀酸水解预处理后,水解液中会产生大量的对发酵有毒的物质如乙酸、糠醛、酚类物质等,从而影响进一步发酵.主要综述了木质纤维素稀酸水解的原理、发酵抑制物的产生及种类、发酵抑制物抑制发酵的原因及发酵液中发酵抑制物的脱毒方法进行了综述,并对脱毒发展前景做了展望.     

木质纤维素预处理与浆料脱毒研究进展

简述了近年来木质纤维素预处理方法,分析了抑制物的形成、影响及脱除策略,对比和总结了物理法、化学法和生物法等三种抑制物的脱毒方法,其中物理法操作简单、成本低,能有效去除乙酸、糠醛等物质,化学法需额外添加化学药品,对呋喃甲醛和酚类物质脱除效果较好,生物法利用微生物或酶对抑制物的降解作用,作用条件温和,但处理时间也相对较长。最后,对如何提高木质纤维素利用效率提出了建议和思路。     

发酵抑制物对葡萄糖发酵产乙醇的影响

在纤维素乙醇研究中,木质纤维原料在酸性预处理过程中会产生甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛等发酵抑制物,这些发酵抑制物会影响葡萄糖发酵生产乙醇的收率。本文考察了发酵液中各种发酵抑制物含量对高温超级酿酒酵母发酵乙醇收率的影响。研究结果表明,多种发酵抑制物的协同作用对乙醇发酵的影响要高于单一种类发酵抑制物对乙醇发酵的影响。发酵液中发酵抑制物总量一般控制在3.0g/L以内时,对葡萄糖发酵生产乙醇的抑制作用不明显。     

光化学AOPs去除水中抗生素抗性菌和抗性基因研究进展

抗生素的滥用所导致的细菌耐药性增强以及抗性基因污染问题,对人类健康和生态安全造成了极大的威胁,如何高效地去除水中抗生素抗性菌(简称ARB)和和抗生素抗性基因(简称ARGs)成为当前研究重点.光化学高级氧化技术(简称AOPs)可以利用光辐照产生具有强氧化性的活性氧物种来氧化分解水中难降解有机污染物,对于水中抗性菌和抗性基因的去除具有广阔的应用前景.该文首先介绍了抗生素抗性基因传播扩散机制及污染现状,其次对光化学AOPs应用于去除水中抗生素ARB和ARGs的研究进展进行归纳,并分析了影响去除效果的因素及其应用的局限性,最后指出未来应加强对于光化学AOPs灭活的氧化损伤机制以及与规模化实际工程应用相结合的研究.     

生化法制备生物能源中的过程调控

对生物化学法制备生物能源过程中的过程调控进行了综述. 生物化学法制备生物柴油、乙醇、氢气等生物能源易受底物、抑制物、反应条件等影响. 为提高反应效率,在生物化学法制备生物能源过程中广泛采用底物预处理、反应物流加、固定化酶及细胞、减少抑制物及共培养等多种措施,对制备过程进行调控. 在对现有调控总结的基础上指出,过程调控应该在全面理解分子、细胞、菌群多层次反应机理及相互关系的基础上进行全过程、多尺度的调控.     

住宅厨房给水管网末梢微生物多样性分析

采集住宅厨房给水管网龙头、枝状管网及净水器3个部位水样，采用蛋白酶K裂解法进行基因组DNA抽提，基于宏基因组学技术分析其微生物群落结构、代谢功能、抗生素抗性基因(ARGs)及毒力因子，探究给水支管末梢饮水安全风险。结果表明，住宅厨房给水管网末梢不同部位可能存在多种微生物，并且具备不同的特定功能，碳水化合物代谢是住宅厨房给水管网末梢样品中KEGG注释到数量最多的通路；adeF基因是最佳抗生素耐药性本体(ARO)抗性基因；进攻型毒力因子是住宅厨房给水管网末梢细菌毒力的主要类型；给水支管末梢附件更便于微生物富集，同时也存在较高的ARGs污染风险。研究可为住宅厨房给水管网末梢微生物多样性研究提供指导依据，为生活饮用水生物安全保障提供新思路。     

抗生素抗性基因的污染、危害和控制技术的研究进展

大量抗生素在人类医药业、畜牧养殖业滥用导致了人体或动物体内抗生素抗性基因(ARGs)的产生,受到人们普遍关注。文章综述了抗生素抗性基因在环境中的污染情况。揭示了由抗生素引起的耐药性病原体对人类的危害,同时探讨了消除抗生素抗性基因的技术进展。提出了今后抗生素抗性基因的研究重点和方向。     

ORP对酿酒酵母在木质纤维素水解液抑制物中发酵的影响

木质纤维素水解液中的毒性副产物对酿酒细胞具有抑制作用,采用氧化还原电位(oxidoreduction potential, ORP)调控,能够提高细胞对抑制物的耐受性。考察了代表性抑制物乙酸、糠醛及苯酚对酵母细胞生长和代谢的影响,并通过添加氧化剂赤血盐(K₃[Fe(CN)₆])和还原剂二硫苏糖醇(DTT)调节发酵液ORP初始值在(305±5)mV、(157±8)mV及(-150±5)mV,研究不同ORP条件下细胞对抑制物的耐受性影响。结果表明,氧化态能提高生物量并缩短发酵时间。除苯酚外,氧化态也利于提高乙醇的收率。对细胞保护剂甘油合成的方面,氧化态和还原态都会促进甘油合成。在水解液脱毒方面,氧化态表现比还原态要好,因为氧化态促进生物量积累,有利于通过细胞自身代谢脱毒。     

螺旋藻回用培养液组成对藻细胞生长的影响

将螺旋藻回用培养液补齐营养盐用于培养螺旋藻,考察了螺旋藻生物量、培养液中硝酸盐和磷酸盐及培养末期螺旋藻胞内生化成分含量对藻细胞生长的影响;用超滤膜对回用培养液中物质进行分子量分级,分析各级组分对螺旋藻的抑制效应,确定抑制物的分子量分布范围,并分析其成分. 结果表明,回用培养液中的螺旋藻胞外分泌物对藻细胞生长有明显抑制作用,比生长速率比新鲜培养基中低23%,且会抑制藻细胞对营养盐的吸收及胞内蛋白和叶绿素合成,对硝酸盐、磷酸盐的吸收分别低36%和37%,胞内蛋白及叶绿素含量分别为新鲜培养基中的0.85和0.65倍. 抑制物为分子量大于100 kDa的螺旋藻胞外多糖.     

中国抗生素滥用现状及其在环境中的分布情况

抗生素的滥用是一个全球卫生危机,抗生素的滥用和误用使耐药细菌(ARB)和耐药基因(ARGs)快速出现。中国已然是制造、使用抗生素最多的国家之一。了解中国使用抗生素过度的现状及其在污水处理厂、流域水环境和土壤等环境中的分布情况是很重要的。综述了中国在人类医疗和畜牧业中抗生素的滥用问题,以及其导致的在污水处理厂、流域水环境和土壤环境中的残留问题。