【摘要】：抗生素被廣泛應(yīng)用于感染性疾病的控制,是20世紀(jì)最重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。然而,長期不合理使用和濫用抗生素導(dǎo)致細菌產(chǎn)生了耐藥性。作為細菌耐藥性的根本原因,抗生素抗性基因已被認為是一種新型污染物。人類活動會導(dǎo)致地表水環(huán)境中抗生素抗性基因的廣泛傳播,而自來水廠常以河流、水庫為飲用水水源,抗生素抗性基因污染的控制需求對飲用水處理工藝提出了新的挑戰(zhàn)。自來水廠常采用生物活性炭工藝作為飲用水深度處理工藝,但關(guān)于生物活性炭對抗生素抗性基因處理效果的研究報道較少�？茖W(xué)評估飲用水生物活性炭等工藝過程中抗生素抗性基因的行為特征和傳播規(guī)律,將有助于飲用水保障和人類健康保護。本研究通過高通量熒光定量PCR、16SrRNA高通量測序技術(shù)等,調(diào)查研究城郊流域水體中抗生素抗性基因、細菌群落結(jié)構(gòu)等的四季時空分布特征,評估人類活動對抗生素抗性基因傳播的影響程度。在飲用水水源背景的調(diào)查基礎(chǔ)上,研究實際自來水廠生物活性炭工藝中抗生素抗性基因的行為特征,鑒別目標(biāo)風(fēng)險基因并解析其傳播機制。結(jié)合小試研究結(jié)果,本研究對活性炭種類、空床接觸時間、反沖洗方式等生物活性炭工藝參數(shù)進行建議,為實際生物活性炭工藝中抗生素抗性污染的控制提供理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果顯示,城鎮(zhèn)、農(nóng)村等人類區(qū)域抗生素抗性基因是背景值5.2-33.9倍,人類活動能造成抗生素抗性的普遍污染,高溫季節(jié)污染程度更為嚴(yán)重�？梢暬治�(基因網(wǎng)絡(luò)和LEfSe分析)鑒別了城郊流域水體中抗生素抗性基因和細菌群落結(jié)構(gòu)的生物標(biāo)記,blaVEB和tetM可作為代表污染基因以便于長期監(jiān)測。相關(guān)性分析認為,城郊流域水體中細菌群落結(jié)構(gòu)、可移動基因元件均與抗生素抗性基因顯著相關(guān)性,其中可移動基因元件是其傳播擴散的主控因素。自來水廠生物活性炭工藝中研究結(jié)果顯示,該工藝會導(dǎo)致飲用水抗生素抗性污染的加劇,抗生素抗性基因的檢出數(shù)量以及β-內(nèi)酰胺類、喹諾酮-氯霉素類、大環(huán)內(nèi)脂-林可酰胺-鏈陽性菌素B類抗性基因的相對豐度均上升了 1倍。源解析認為,出水抗生素抗性基因結(jié)構(gòu)受到了活性炭表面生物膜的影響,29個目標(biāo)風(fēng)險基因進入飲用水后,不能得到有效的控制,將對人類健康產(chǎn)生潛在危害。通過實驗室小試研究,活性炭選型會對生物膜形成和出水水質(zhì)產(chǎn)生影響,煤質(zhì)炭效果好于木質(zhì)炭,SEM電鏡結(jié)果顯示可能與活性炭孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān),載銀活性炭能依靠銀離子抑菌效果而有效控制抗生素抗性傳播。生物活性炭長期運行過程中,空床接觸時間影響到出水水質(zhì)情況,且存在膜污染的突變點,抗生素抗性基因的顯著上升。綜合考慮下,空床接觸時間設(shè)置為20min,并在達到突變點后進行氣洗等反沖洗處理,可有效保障出水水質(zhì)。
【圖文】：

結(jié)合流域特征和當(dāng)?shù)厝祟惢顒訉嶋H情況，樟溪流域分為四個子流域，人類活逡逑動程度比較為：子流域４＞子流域１＞子流域２＞子流域３，并設(shè)立１６個采樣點，逡逑圖２－２為樟溪流域衛(wèi)星地圖和采樣點分布，圖２－３為樟溪流域子流域劃分示意圖逡逑和采樣點分布。子流域１為樟溪主河道上游，有大量村莊和部分農(nóng)田，歷史上曾逡逑有大量畜禽養(yǎng)殖場，但在近年內(nèi)陸續(xù)關(guān)閉。子流域２為樟溪支流上游流域，有少逡逑量村莊和農(nóng)田、經(jīng)濟植物園等。子流域３為樟溪另一支流上游流域，主要為丘陵，逡逑較少人類居住，有一小型水庫。子流域４為樟溪下游，主要為城鎮(zhèn)居民用地和工逡逑業(yè)用地，人口密度大，，人類活動頻繁。三個子流域上游采樣點位（Ｗｌ、Ｗ１１、逡逑Ｗ１４）均為當(dāng)?shù)仫嬘盟吹�，而上游地表水也常被�?dāng)?shù)鼐用袷褂脼轱嬘盟ｅ义蠈φ料饔颍保秱�采樣點進行一年四季采樣，分別為２０１６年３月（氣溫：２－逡逑５。０

邐ｕｒｉ？－Ｍ＞ｉ邐ｉＭｉｍ逡逑圖２－３樟溪流域子流域劃分示意圖逡逑Ｆｉ＾．邋２－３邋Ｓｕｂｃａｔｃｈｍｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｚｈａｎｇｘｉ邋Ｒｉｖｅｒ逡逑２．２＿２邋ＤＮＡ邋提取逡逑水樣ＤＮＡ提取的預(yù)處理采用抽濾方式富集微生物，用０．２２邋ｐｍ濾膜進行真逡逑空抽濾，過程中注意無菌操作。抽濾至濾膜完全抽濾不動，記錄抽濾水樣體積，逡逑并用滅菌鑷子對折濾膜，包入錫紙并保存在－２０°Ｃ下并與１２邋ｈ內(nèi)進行后續(xù)ＤＮＡ逡逑提取步驟。逡逑１４逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52;TU991.2

【參考文獻】

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本文編號：2676955