生物炭對(duì)土壤中抗生素及其抗性基因變化的影響研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-06 05:07
近年來(lái),由于畜禽養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的濫用及其誘導(dǎo)產(chǎn)生抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)的傳播,導(dǎo)致糞便受納土壤成為抗生素和ARGs的儲(chǔ)存庫(kù)?股睾虯RGs可通過(guò)食物鏈對(duì)人類健康產(chǎn)生威脅。生物炭(Biochar)常用作農(nóng)田土壤的改良劑和污染修復(fù)劑,但使用生物炭對(duì)土壤和植物體中抗生素和ARGs的累積和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響仍不清楚。因此,本文系統(tǒng)研究了3種畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)(豬場(chǎng)、雞場(chǎng)和肉牛場(chǎng))糞便堆放地和使用糞便的菜地土壤中抗生素及ARGs的賦存情況,分析了影響ARGs分布的主要因素;并以土霉素(Oxytetracycline,OTC)為典型污染物,研究其在不同類型生物炭土壤中的吸附情況;探討了吸附性能最強(qiáng)的生物炭對(duì)土壤中OTC降解和ARGs變化規(guī)律的影響;通過(guò)盆栽試驗(yàn)進(jìn)一步研究了OTC、ARGs及intI1在添加生物炭的土壤和生菜系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)和累積,分析了土壤細(xì)菌和生菜內(nèi)生菌的結(jié)構(gòu)變化,明確了ARGs與OTC和微生物群落間的關(guān)系,揭示了土壤和生菜中ARGs變化的主要機(jī)制。本研究的結(jié)果為評(píng)價(jià)土壤中抗生素和ARGs生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及消減其危害提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:...
【文章來(lái)源】:西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
抗生素與重金屬在細(xì)菌中的協(xié)同抗性機(jī)制(張佳奇等2016)
而對(duì) SMX 的吸附機(jī)制主要是表面吸附作用。生物炭對(duì)有機(jī)物的吸附機(jī)制主要包括以下 6 種機(jī)制(圖 1-2):(1)孔填充機(jī)制;(2)分配作用;(3)疏水性吸附;(4)π-π 電子供體受體作用;(5)氫鍵結(jié)合作用;(6)靜電作用(Zhang et al. 2013;Chen et al. 2015)。π-π 電子供體受體作用對(duì)生物炭吸附抗生素的表面吸附起到重要作用(Rajapaksha et al. 2014)。賈明云(2013)研究表明土霉素在生物質(zhì)炭上的吸附主要為 π-π 電子作用和金屬橋鍵作用下的表面絡(luò)合和陽(yáng)離子交換機(jī)制。生物質(zhì)炭對(duì) Cu2+的吸附主要為絡(luò)合配位作用下的專性吸附,其次為靜電作用下的非專性吸附,Cu2+的存在增加了生物炭對(duì) OTC 的吸附。Peng et al.(2016)研究了椰子殼和竹子生物炭對(duì) 7 種抗生素的吸附作用發(fā)現(xiàn),抗生素提供的 π 鍵和生物炭芳香環(huán)的 π 鍵組成的 π-π 電子供受體完成吸附作用的。生物炭的官能團(tuán)和孔結(jié)構(gòu)在吸附中起著微弱的作用。不同溫度、不同原料制備的生物炭的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同,影響著吸附性能和吸附機(jī)制。高溫裂解條件下制得的生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力要大于低溫裂解的生物炭,抗生素在高溫生物炭上幾乎只發(fā)生表面吸附作用,而在低溫生物炭上的吸附由表面吸附作用和分配作用共同主導(dǎo)(Inyang and Dickenson 2015)。
技術(shù)路線圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]TiO2光催化氧化技術(shù)在土壤修復(fù)中的研究與發(fā)展[J]. 肖俊霞,彭惠玲,王淑靜,楊芷妍,黃雪嬌. 環(huán)境與發(fā)展. 2017(04)
[2]生物炭對(duì)紫色土中氟喹諾酮吸附-解吸的影響[J]. 軒盼盼,唐翔宇,鮮青松,劉琛,楊飛,黃月華. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2017(06)
[3]土壤反硝化對(duì)磺胺嘧啶及抗性基因消減的影響[J]. 劉款,孫明明,劉滿強(qiáng),焦加國(guó),田達(dá),陳旭,武俊,李輝信,胡鋒,A.Paul Schwab. 土壤. 2017(03)
[4]黑麥草對(duì)土壤中殘留抗生素的降解及其對(duì)微生物活性的影響[J]. 裴孟,梁玉婷,易良銀,曹勝男,楊澤平,王丹丹,趙遠(yuǎn). 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]四環(huán)素類抗生素在黑土和白漿土中吸附規(guī)律研究[J]. 閆雷,潘東琪,姜雪馨,紀(jì)曉楠,楊厚花,李淑芹,于淼. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[6]生活垃圾填埋場(chǎng)對(duì)河流抗生素抗性基因的影響[J]. 黃福義,安新麗,李力,歐陽(yáng)緯瑩,李虎,蘇建強(qiáng). 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2017(01)
[7]設(shè)施條件下添加有機(jī)肥對(duì)土壤中土霉素消減作用[J]. 于曉璐,劉航,劉曉霞,陳俊豪,李國(guó)學(xué),李彥明,孫英. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(S2)
[8]施用畜禽糞便有機(jī)肥土壤抗生素抗性基因污染狀況[J]. 張?zhí)m河,王佳佳,高敏,仇天雷,韓梅琳,王旭明. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào). 2016(04)
[9]江西梅江流域土壤中四環(huán)素類抗生素的含量及空間分布特征[J]. 張濤,郭曉,劉俊杰,陳求穩(wěn),華國(guó)芬,劉孝利. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[10]梅花鹿養(yǎng)殖場(chǎng)抗生素抗性基因分布特征[J]. 黃福義,安新麗,陳青林,任紅云,蘇建強(qiáng). 環(huán)境科學(xué). 2016(11)
博士論文
[1]環(huán)境中磺胺類抗生素及其抗性基因的污染特征及風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 王娜.南京大學(xué) 2014
[2]四環(huán)素類抗生素在土壤中的環(huán)境行為及生態(tài)毒性研究[D]. 鮑艷宇.南開(kāi)大學(xué) 2008
[3]典型抗生素類藥物在珠江三角洲水環(huán)境中的分布、行為與歸宿[D]. 徐維海.中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2007
碩士論文
[1]生物炭對(duì)鉛和磺胺二甲嘧啶的吸附及其復(fù)合污染土壤的修復(fù)[D]. 原文麗.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]土霉素降解菌的篩選、鑒定及其在污染土壤中的修復(fù)模擬[D]. 翟輝.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[3]生物質(zhì)炭對(duì)底泥吸附鎘和磺胺甲惡唑的影響[D]. 韓璇.浙江大學(xué) 2013
[4]磺胺二甲基嘧啶的微波與微生物降解研究[D]. 趙方.鄭州大學(xué) 2012
[5]生物炭對(duì)Pb、Cd污染土壤的修復(fù)試驗(yàn)研究[D]. 朱慶祥.重慶大學(xué) 2011
本文編號(hào):3066490
【文章來(lái)源】:西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
抗生素與重金屬在細(xì)菌中的協(xié)同抗性機(jī)制(張佳奇等2016)
而對(duì) SMX 的吸附機(jī)制主要是表面吸附作用。生物炭對(duì)有機(jī)物的吸附機(jī)制主要包括以下 6 種機(jī)制(圖 1-2):(1)孔填充機(jī)制;(2)分配作用;(3)疏水性吸附;(4)π-π 電子供體受體作用;(5)氫鍵結(jié)合作用;(6)靜電作用(Zhang et al. 2013;Chen et al. 2015)。π-π 電子供體受體作用對(duì)生物炭吸附抗生素的表面吸附起到重要作用(Rajapaksha et al. 2014)。賈明云(2013)研究表明土霉素在生物質(zhì)炭上的吸附主要為 π-π 電子作用和金屬橋鍵作用下的表面絡(luò)合和陽(yáng)離子交換機(jī)制。生物質(zhì)炭對(duì) Cu2+的吸附主要為絡(luò)合配位作用下的專性吸附,其次為靜電作用下的非專性吸附,Cu2+的存在增加了生物炭對(duì) OTC 的吸附。Peng et al.(2016)研究了椰子殼和竹子生物炭對(duì) 7 種抗生素的吸附作用發(fā)現(xiàn),抗生素提供的 π 鍵和生物炭芳香環(huán)的 π 鍵組成的 π-π 電子供受體完成吸附作用的。生物炭的官能團(tuán)和孔結(jié)構(gòu)在吸附中起著微弱的作用。不同溫度、不同原料制備的生物炭的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同,影響著吸附性能和吸附機(jī)制。高溫裂解條件下制得的生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力要大于低溫裂解的生物炭,抗生素在高溫生物炭上幾乎只發(fā)生表面吸附作用,而在低溫生物炭上的吸附由表面吸附作用和分配作用共同主導(dǎo)(Inyang and Dickenson 2015)。
技術(shù)路線圖
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]TiO2光催化氧化技術(shù)在土壤修復(fù)中的研究與發(fā)展[J]. 肖俊霞,彭惠玲,王淑靜,楊芷妍,黃雪嬌. 環(huán)境與發(fā)展. 2017(04)
[2]生物炭對(duì)紫色土中氟喹諾酮吸附-解吸的影響[J]. 軒盼盼,唐翔宇,鮮青松,劉琛,楊飛,黃月華. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2017(06)
[3]土壤反硝化對(duì)磺胺嘧啶及抗性基因消減的影響[J]. 劉款,孫明明,劉滿強(qiáng),焦加國(guó),田達(dá),陳旭,武俊,李輝信,胡鋒,A.Paul Schwab. 土壤. 2017(03)
[4]黑麥草對(duì)土壤中殘留抗生素的降解及其對(duì)微生物活性的影響[J]. 裴孟,梁玉婷,易良銀,曹勝男,楊澤平,王丹丹,趙遠(yuǎn). 環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]四環(huán)素類抗生素在黑土和白漿土中吸附規(guī)律研究[J]. 閆雷,潘東琪,姜雪馨,紀(jì)曉楠,楊厚花,李淑芹,于淼. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[6]生活垃圾填埋場(chǎng)對(duì)河流抗生素抗性基因的影響[J]. 黃福義,安新麗,李力,歐陽(yáng)緯瑩,李虎,蘇建強(qiáng). 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2017(01)
[7]設(shè)施條件下添加有機(jī)肥對(duì)土壤中土霉素消減作用[J]. 于曉璐,劉航,劉曉霞,陳俊豪,李國(guó)學(xué),李彥明,孫英. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(S2)
[8]施用畜禽糞便有機(jī)肥土壤抗生素抗性基因污染狀況[J]. 張?zhí)m河,王佳佳,高敏,仇天雷,韓梅琳,王旭明. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào). 2016(04)
[9]江西梅江流域土壤中四環(huán)素類抗生素的含量及空間分布特征[J]. 張濤,郭曉,劉俊杰,陳求穩(wěn),華國(guó)芬,劉孝利. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[10]梅花鹿養(yǎng)殖場(chǎng)抗生素抗性基因分布特征[J]. 黃福義,安新麗,陳青林,任紅云,蘇建強(qiáng). 環(huán)境科學(xué). 2016(11)
博士論文
[1]環(huán)境中磺胺類抗生素及其抗性基因的污染特征及風(fēng)險(xiǎn)研究[D]. 王娜.南京大學(xué) 2014
[2]四環(huán)素類抗生素在土壤中的環(huán)境行為及生態(tài)毒性研究[D]. 鮑艷宇.南開(kāi)大學(xué) 2008
[3]典型抗生素類藥物在珠江三角洲水環(huán)境中的分布、行為與歸宿[D]. 徐維海.中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2007
碩士論文
[1]生物炭對(duì)鉛和磺胺二甲嘧啶的吸附及其復(fù)合污染土壤的修復(fù)[D]. 原文麗.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]土霉素降解菌的篩選、鑒定及其在污染土壤中的修復(fù)模擬[D]. 翟輝.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[3]生物質(zhì)炭對(duì)底泥吸附鎘和磺胺甲惡唑的影響[D]. 韓璇.浙江大學(xué) 2013
[4]磺胺二甲基嘧啶的微波與微生物降解研究[D]. 趙方.鄭州大學(xué) 2012
[5]生物炭對(duì)Pb、Cd污染土壤的修復(fù)試驗(yàn)研究[D]. 朱慶祥.重慶大學(xué) 2011
本文編號(hào):3066490
本文鏈接:http://sikaile.net/nykjlw/dzwbhlw/3066490.html
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