豬糞堆肥過程中四環(huán)素類抗生素的生物轉(zhuǎn)化及降解研究進展
發(fā)布時間：2021-03-24 23:32
四環(huán)素類抗生素（TCs）是畜禽養(yǎng)殖業(yè)中一類重要的獸藥。隨著畜禽養(yǎng)殖集約化,越來越多的抗生素經(jīng)畜禽機體代謝進入環(huán)境,導致了對人類健康和生物安全等的危害。堆肥是無害化去除畜禽糞便中TCs的常見方法,能最大程度削減畜禽糞便中TCs的殘留。筆者根據(jù)國內(nèi)堆肥處理豬糞中抗生素殘留的現(xiàn)狀,結(jié)合國內(nèi)外豬糞堆肥化技術(shù)的最新研究進展,從TCs生物轉(zhuǎn)化、生物和非生物降解途徑,闡述了豬糞堆肥過程中環(huán)境因子的調(diào)控、微生物群落結(jié)構(gòu)與組成的變化和TCs的生物降解機制,旨在為未來畜禽糞便無害化、肥料資源化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。
【文章來源】：生態(tài)毒理學報. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
豬糞中TCs的來源及其潛在的轉(zhuǎn)移途徑
堆肥處理是豬糞中TCs降解的常用方法，而實際生產(chǎn)中，豬糞堆肥中TCs的降解又是一復雜過程，受多重理化參數(shù)的影響[27]。Mitchell等[28]研究發(fā)現(xiàn)，堆肥中TCs的降解程度與堆體濕度、溫度、總氮、總磷和C/N等理化參數(shù)間存有很大的相關(guān)性。當豬糞堆體含水率>70%時，堆體孔隙率降低，氧氣透氣量下降，不利于好氧發(fā)酵;當堆體含水率<40%時，好氧微生物的生理活性將會受到影響[29]。常會慶等[30]在不同溫度下對脫水污泥堆肥，發(fā)現(xiàn)堆體環(huán)境溫度對微生物的活性、有害物質(zhì)的降解等具有重要影響，25℃比10℃更有利于有機質(zhì)降解和污泥堆體的腐熟。相反，Huang等[31]通過定量PCR和16s RNA高通量測序發(fā)現(xiàn)，高溫條件下豬糞中適度的抗生素殘留，對豬糞微生物可產(chǎn)生短暫的抑制作用，但是在堆糞過程中如果不能有效地抑制病原體和抗性基因轉(zhuǎn)移，高溫并不一定能更好地去除糞中抗生素的ARGs。此外，儲意軒等[32]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在堆肥過程中，糞中微生物代謝有機酸的產(chǎn)生或揮發(fā)、有機氮的分解和氨氣的釋放均可使堆體p H發(fā)生變化，對豬糞中TCs的降解產(chǎn)生不同程度的影響。有研究表明，豬糞堆肥中添加不同比例的生物炭，可使堆體提前3 d進入高溫期，堆體生物炭總氮含量增加。高溫條件下，當堆體中C/N含量降低時，豬糞中的氮會以氨氣的形式揮發(fā);當堆體C/N超過35時，糞中微生物需進行多次代謝循環(huán)，導致降解速度下降[33-34]。周思等[35]在豬糞中添加鋸末和秸桿調(diào)控豬糞中C/N時，發(fā)現(xiàn)初始C/N為(23～27)∶1時，堆肥效果最好。因此，豬糞堆肥中理化參數(shù)的調(diào)控對豬糞中抗生素的降解至關(guān)重要。豬糞堆肥過程中堆體常見的理化參數(shù)控制值如表2所示。2 豬糞中ARGs的水平傳播(Horizontal transmis-sion of ARGs in pig manure)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化資源利用模式[J]. 吳伯清. 中國畜禽種業(yè). 2019(07)
[2]山東東營地區(qū)畜禽糞便中抗生素殘留研究[J]. 任君燾,徐琳. 黑龍江畜牧獸醫(yī). 2019(06)
[3]污水處理廠中抗生素去除規(guī)律研究進展[J]. 李士俊,謝文明. 環(huán)境科學與技術(shù). 2019(03)
[4]畜禽糞便中氟喹諾酮類抗生素的生物轉(zhuǎn)化與機制研究進展[J]. 夏湘勤,黃彩紅,席北斗,檀文炳,唐朱睿. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2019(02)
[5]畜禽糞便中殘留抗生素污染特征及其生物降解的研究進展[J]. 儲意軒,汪華,方程冉,吳新楷,姜瀾慧. 科技通報. 2018(11)
[6]光催化降解沼液中四環(huán)素類抗生素效果及反應動力學研究[J]. 王攀攀,袁巧霞,周文兵. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(23)
[7]高通量測序技術(shù)分析豬糞堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)變化[J]. 黃雅楠,王曉慧,曹琦,傅學聰,付文怡,馬杰,張明. 微生物學雜志. 2018(05)
[8]中國農(nóng)業(yè)土壤中四環(huán)素類抗生素污染現(xiàn)狀及來源研究進展[J]. 曾巧云,丁丹,檀笑. 生態(tài)環(huán)境學報. 2018(09)
[9]畜禽糞便中獸用抗生素削減方法的研究進展[J]. 成登苗,李兆君,張雪蓮,馮瑤,張樹清. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2018(17)
[10]各種吸附材料在去除水中四環(huán)素類抗生素殘留的應用[J]. 陳琨,黃東萍. 廣西醫(yī)科大學學報. 2018(08)
博士論文
[1]銅對畜禽糞便堆肥過程中微生物群落及抗性基因影響機理研究[D]. 殷亞楠.西北農(nóng)林科技大學 2018
[2]糞便好氧堆肥過程中典型抗生素的行為特性研究[D]. 時紅蕾.西安建筑科技大學 2018
[3]基于分子生物學的堆肥功能微生物種群與體系基質(zhì)特性關(guān)系研究[D]. 張嘉超.湖南大學 2013
碩士論文
[1]四環(huán)素降解菌篩選及其降解特性研究[D]. 陶美.西南交通大學 2018
[2]生物炭對堆肥過程中微生物群落多樣性及抗生素抗性基因的影響[D]. 李海超.西北農(nóng)林科技大學 2017
[3]四環(huán)素在堆肥過程中的降解及其對堆肥中微生物群落功能多樣性的影響[D]. 馬駿.西北農(nóng)林科技大學 2016
[4]長期定量施用豬糞稻田土壤中典型抗生素及其抗性基因污染研究[D]. 樓晨露.浙江大學 2016
[5]畜禽糞便資源化利用潛力研究[D]. 黎運紅.華中農(nóng)業(yè)大學 2015
[6]土霉素和磺胺二甲嘧啶對堆肥過程中微生物群落多樣性及抗性基因的影響[D]. 張凱煜.西北農(nóng)林科技大學 2015
本文編號：3098593
【文章來源】：生態(tài)毒理學報. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
豬糞中TCs的來源及其潛在的轉(zhuǎn)移途徑
堆肥處理是豬糞中TCs降解的常用方法，而實際生產(chǎn)中，豬糞堆肥中TCs的降解又是一復雜過程，受多重理化參數(shù)的影響[27]。Mitchell等[28]研究發(fā)現(xiàn)，堆肥中TCs的降解程度與堆體濕度、溫度、總氮、總磷和C/N等理化參數(shù)間存有很大的相關(guān)性。當豬糞堆體含水率>70%時，堆體孔隙率降低，氧氣透氣量下降，不利于好氧發(fā)酵;當堆體含水率<40%時，好氧微生物的生理活性將會受到影響[29]。常會慶等[30]在不同溫度下對脫水污泥堆肥，發(fā)現(xiàn)堆體環(huán)境溫度對微生物的活性、有害物質(zhì)的降解等具有重要影響，25℃比10℃更有利于有機質(zhì)降解和污泥堆體的腐熟。相反，Huang等[31]通過定量PCR和16s RNA高通量測序發(fā)現(xiàn)，高溫條件下豬糞中適度的抗生素殘留，對豬糞微生物可產(chǎn)生短暫的抑制作用，但是在堆糞過程中如果不能有效地抑制病原體和抗性基因轉(zhuǎn)移，高溫并不一定能更好地去除糞中抗生素的ARGs。此外，儲意軒等[32]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在堆肥過程中，糞中微生物代謝有機酸的產(chǎn)生或揮發(fā)、有機氮的分解和氨氣的釋放均可使堆體p H發(fā)生變化，對豬糞中TCs的降解產(chǎn)生不同程度的影響。有研究表明，豬糞堆肥中添加不同比例的生物炭，可使堆體提前3 d進入高溫期，堆體生物炭總氮含量增加。高溫條件下，當堆體中C/N含量降低時，豬糞中的氮會以氨氣的形式揮發(fā);當堆體C/N超過35時，糞中微生物需進行多次代謝循環(huán)，導致降解速度下降[33-34]。周思等[35]在豬糞中添加鋸末和秸桿調(diào)控豬糞中C/N時，發(fā)現(xiàn)初始C/N為(23～27)∶1時，堆肥效果最好。因此，豬糞堆肥中理化參數(shù)的調(diào)控對豬糞中抗生素的降解至關(guān)重要。豬糞堆肥過程中堆體常見的理化參數(shù)控制值如表2所示。2 豬糞中ARGs的水平傳播(Horizontal transmis-sion of ARGs in pig manure)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化資源利用模式[J]. 吳伯清. 中國畜禽種業(yè). 2019(07)
[2]山東東營地區(qū)畜禽糞便中抗生素殘留研究[J]. 任君燾,徐琳. 黑龍江畜牧獸醫(yī). 2019(06)
[3]污水處理廠中抗生素去除規(guī)律研究進展[J]. 李士俊,謝文明. 環(huán)境科學與技術(shù). 2019(03)
[4]畜禽糞便中氟喹諾酮類抗生素的生物轉(zhuǎn)化與機制研究進展[J]. 夏湘勤,黃彩紅,席北斗,檀文炳,唐朱睿. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2019(02)
[5]畜禽糞便中殘留抗生素污染特征及其生物降解的研究進展[J]. 儲意軒,汪華,方程冉,吳新楷,姜瀾慧. 科技通報. 2018(11)
[6]光催化降解沼液中四環(huán)素類抗生素效果及反應動力學研究[J]. 王攀攀,袁巧霞,周文兵. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(23)
[7]高通量測序技術(shù)分析豬糞堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)變化[J]. 黃雅楠,王曉慧,曹琦,傅學聰,付文怡,馬杰,張明. 微生物學雜志. 2018(05)
[8]中國農(nóng)業(yè)土壤中四環(huán)素類抗生素污染現(xiàn)狀及來源研究進展[J]. 曾巧云,丁丹,檀笑. 生態(tài)環(huán)境學報. 2018(09)
[9]畜禽糞便中獸用抗生素削減方法的研究進展[J]. 成登苗,李兆君,張雪蓮,馮瑤,張樹清. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2018(17)
[10]各種吸附材料在去除水中四環(huán)素類抗生素殘留的應用[J]. 陳琨,黃東萍. 廣西醫(yī)科大學學報. 2018(08)
博士論文
[1]銅對畜禽糞便堆肥過程中微生物群落及抗性基因影響機理研究[D]. 殷亞楠.西北農(nóng)林科技大學 2018
[2]糞便好氧堆肥過程中典型抗生素的行為特性研究[D]. 時紅蕾.西安建筑科技大學 2018
[3]基于分子生物學的堆肥功能微生物種群與體系基質(zhì)特性關(guān)系研究[D]. 張嘉超.湖南大學 2013
碩士論文
[1]四環(huán)素降解菌篩選及其降解特性研究[D]. 陶美.西南交通大學 2018
[2]生物炭對堆肥過程中微生物群落多樣性及抗生素抗性基因的影響[D]. 李海超.西北農(nóng)林科技大學 2017
[3]四環(huán)素在堆肥過程中的降解及其對堆肥中微生物群落功能多樣性的影響[D]. 馬駿.西北農(nóng)林科技大學 2016
[4]長期定量施用豬糞稻田土壤中典型抗生素及其抗性基因污染研究[D]. 樓晨露.浙江大學 2016
[5]畜禽糞便資源化利用潛力研究[D]. 黎運紅.華中農(nóng)業(yè)大學 2015
[6]土霉素和磺胺二甲嘧啶對堆肥過程中微生物群落多樣性及抗性基因的影響[D]. 張凱煜.西北農(nóng)林科技大學 2015
本文編號：3098593
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