畜(chu)禽養殖汙(wu)水處(chu)理工(gong)藝畜(chu)禽養殖業是我(wo)國農(nong)業的支柱產業，在(zai)維持畜(chu)產品(pin)穩(wen)定(ding)供(gong)給、提高人民(min)生(sheng)活水平(ping)方面發揮(hui)著重要作(zuo)用.隨著畜(chu)禽養殖業的集(ji)約化、規模化發展，為(wei)提高動(dong)物生產性(xing)能(neng)、防(fang)治疾(ji)病(bing)，養殖過(guo)程添(tian)加了壹定(ding)量(liang)的重金屬(shu)與(yu)抗生(sheng)素.

畜(chu)禽養殖汙(wu)水處(chu)理工(gong)藝

畜(chu)禽養殖汙(wu)水處(chu)理工(gong)藝

1 引(yin)言

　　畜(chu)禽養殖業是我(wo)國農(nong)業的支柱產業，在(zai)維持畜(chu)產品(pin)穩(wen)定(ding)供(gong)給、提高人民(min)生(sheng)活水平(ping)方面發揮(hui)著重要作(zuo)用.隨著畜(chu)禽養殖業的集(ji)約化、規模化發展，為(wei)提高動(dong)物生產性(xing)能(neng)、防(fang)治疾(ji)病(bing)，養殖過(guo)程添(tian)加了壹定(ding)量(liang)的重金屬(shu)與(yu)抗生(sheng)素.據(ju)統計(ji)2006年(nian)我(wo)國獸(shou)用抗(kang)生(sheng)素消耗(hao)9.7萬(wan)噸(dun)，占全(quan)國抗(kang)生素總用量(liang)的(de)54%.而不(bu)被機體(ti)吸收、降解(jie)的(de)抗生(sheng)素排放(fang)到環(huan)境(jing)中(zhong)，據(ju)Zhou等估算我(wo)國每(mei)年生豬和(he)奶(nai)牛(niu)養殖場(chang)抗生素(su)排(pai)放(fang)量分別(bie)為(wei)3080和(he)164 t.而養殖業每年重金屬(shu)排放(fang)銅、鋅(xin)分別(bie)為(wei)2397.23 t、4756.94 t.畜(chu)禽養殖糞(fen)汙表現(xian)出重金屬(shu)與(yu)抗生(sheng)素復合(he)汙(wu)染(ran)特征(zheng)和(he)研究(jiu)發現(xian)畜(chu)禽養殖過(guo)程抗(kang)生素和(he)重金屬(shu)使用與(yu)養殖場(chang)及其周邊(bian)環(huan)境(jing)抗(kang)性基因(yin)豐度的提高呈(cheng)正相(xiang)關(guan)關(guan)系.畜(chu)禽養殖糞(fen)便、汙水(shui)成(cheng)為(wei)抗性(xing)基因(yin)的重要蓄積庫.抗性(xing)基因(yin)作為(wei)壹種新(xin)型汙(wu)染(ran)物，可(ke)能(neng)對(dui)公共(gong)健康、食品(pin)和(he)飲用水(shui)安(an)全構成(cheng)威脅(xie).胡(hu)永(yong)飛等(deng)對162個(ge)健康人腸(chang)道(dao)微生(sheng)物宏基因(yin)組(Metagenome)中(zhong)的(de)耐藥基因(yin)進(jin)行了深入(ru)分析，發(fa)現(xian)四環(huan)素(su)抗(kang)性基因(yin)的豐(feng)度zui高，而(er)人類(lei)腸(chang)道(dao)四環(huan)素(su)抗(kang)性基因(yin)極(ji)有可(ke)能(neng)來(lai)自(zi)於(yu)獸用抗(kang)生(sheng)素的(de)使用以及(ji)抗(kang)性基因(yin)沿(yan)食物鏈的傳播.

　　2014年衛(wei)生(sheng)組織(zhi)發(fa)布的(de)《抗(kang)生(sheng)素耐藥報告》明確指(zhi)出(chu)抗生(sheng)素(su)抗性是21世(shi)紀(ji)公共(gong)衛(wei)生(sheng)的嚴峻(jun)挑戰，針對動(dong)物生產應(ying)監督(du)和(he)促進(jin)畜(chu)禽業的合(he)理用藥，並(bing)強調了食(shi)用動(dong)物攜帶(dai)的抗(kang)生(sheng)素(su)抗性及(ji)其在(zai)食物鏈上(shang)的傳播方面數(shu)據的(de)缺乏(fa)，應(ying)加強此(ci)方面的研(yan)究(jiu).我(wo)國和(he)主要(yao)發達國家(jia)推行畜(chu)禽養殖廢(fei)水的生(sheng)物處(chu)理、農(nong)田(tian)利用等(deng)工(gong)藝模式，然而畜(chu)禽養殖廢(fei)水攜帶(dai)的抗(kang)性(xing)基因(yin)在(zai)此過(guo)程的(de)轉歸(gui)，以及(ji)抗(kang)性基因(yin)是否存(cun)在(zai)沿(yan)食物鏈的傳播風險(xian)，亟(ji)需(xu)開(kai)展(zhan)相關(guan)研究(jiu).

　　因此，本(ben)研(yan)究(jiu)通(tong)過(guo)查閱國內(nei)外(wai)文(wen)獻(xian)，總(zong)結(jie)歸(gui)納了畜(chu)禽養殖含(han)有的抗生(sheng)素抗(kang)性基因(yin)在(zai)生物處(chu)理、農(nong)田(tian)利用過(guo)程的(de)變(bian)化規律(lv)，並(bing)對今(jin)後的研(yan)究(jiu)重點和(he)方向(xiang)提出建(jian)議(yi)和(he)展望(wang)，以期為(wei)揭示抗性(xing)基因(yin)消減規律(lv)，降低(di)畜(chu)禽養殖廢(fei)水抗性(xing)基因(yin)傳播風險(xian)提供借(jie)鑒(jian).

　2 畜(chu)禽養殖廢(fei)水中(zhong)抗(kang)生素(su)抗性基因(yin)分布

　　抗性(xing)基因(yin)根據(ju)其抗(kang)性(xing)機(ji)制不同分為(wei)3類，分別(bie)為(wei)降低(di)細(xi)胞(bao)內(nei)抗(kang)生(sheng)素濃(nong)度(包括(kuo)降低(di)細(xi)胞(bao)通(tong)透(tou)性或外(wai)排(pai))、靶(ba)向(xiang)改(gai)變(bian)(包括(kuo)靶(ba)向保護(hu)或靶向(xiang)突(tu)變(bian))以及(ji)抗(kang)生素(su)失(shi)活.畜(chu)禽養殖業抗生素的(de)大(da)量使用引(yin)起養殖環(huan)境(jing)抗(kang)性基因(yin)豐度的提高，抗(kang)性(xing)基因(yin)與(yu)抗生(sheng)素之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)相關(guan)關(guan)系.檢(jian)測(ce)了我(wo)國3個(ge)省(sheng)36份豬場環(huan)境(jing)樣(yang)品(包括(kuo)糞便(bian)、堆肥(fei)、土(tu)壤(rang))中(zhong)的(de)149種抗(kang)性基因(yin)，結果(guo)表(biao)明檢(jian)出(chu)的(de)抗(kang)性(xing)基因(yin)對應(ying)的抗生素分別(bie)為(wei)大(da)環(huan)內(nei)脂林可(ke)黴(mei)素(su)鏈(lian)陽殺菌(jun)素(su)B(macrolidelincosamidestreptogramin B，MLSB)、β內(nei)酰(xian)胺(an)類、四環(huan)素(su)類(lei)、喹諾酮氯黴(mei)素(su)胺(an)酰醇類(lei)、萬(wan)古黴(mei)素(su)等(deng)，按抗性(xing)機(ji)制分類抗生(sheng)素失(shi)活檢(jian)出(chu)率zui高，其(qi)後依(yi)次(ci)為(wei)外(wai)排(pai)和(he)細胞(bao)保護(hu)機制(zhi);而抗性(xing)基因(yin)豐度與(yu)轉座(zuo)酶(mei)基因(yin)豐度、銅、土(tu)黴(mei)素(su)含(han)量(liang)具有正相關(guan)關(guan)系.較高(gao)的抗性基因(yin)豐度可(ke)能(neng)由(you)於(yu)在(zai)抗生(sheng)素的選擇壓(ya)力(li)下(xia)抗性(xing)基因(yin)宿主(zhu)細菌(jun)的(de)增殖，以及(ji)某些抗(kang)性(xing)基因(yin)通(tong)過(guo)移(yi)動(dong)基因(yin)元件( genetic elements)發(fa)生(sheng)基因(yin)水平(ping)轉移(yi)(Horizontal gene transfer).

　　在(zai)畜(chu)禽養殖廢(fei)水方面，四環(huan)素(su)類(lei)、磺胺(an)類(lei)、大(da)環(huan)內(nei)脂類抗生素(su)的(de)抗(kang)性(xing)基因(yin)研究(jiu)較多，按(an)抗(kang)性(xing)機制分類，畜(chu)禽養殖廢(fei)水中(zhong)抗(kang)性基因(yin)分布特征(zheng)詳(xiang)見表 1.)測(ce)試(shi)了豬(zhu)場廢(fei)水(shui)中(zhong)不(bu)同機(ji)制的四環(huan)素(su)抗(kang)性基因(yin)，發現(xian)核糖體(ti)保護(hu)(靶向(xiang)保護(hu))抗性(xing)基因(yin)(tetQ、tetM、tetW、tetO)比外(wai)排(pai)泵(beng)機制抗性基因(yin)(tetA、tetB、tetC、tetL)、酶(mei)修(xiu)飾(shi)(抗生(sheng)素(su)失(shi)活機(ji)制)抗(kang)性基因(yin)(tetX)豐度高，其(qi)在(zai)豬場(chang)廢水中(zhong)豐(feng)度分別(bie)為(wei)9.25×10-2、5.53×10-2、1.69×10-2和(he)1.32×10-2 copies/16S rRNA.而和(he))研究(jiu)也表明tetQ、tetM、tetW、tetO在(zai)豬場(chang)廢水中(zhong)具有較高的(de)豐度.)研究(jiu)了豬(zhu)糞水(shui)厭(yan)氧(yang)發酵(jiao)土壤(rang)生態(tai)系統中(zhong)3種核(he)糖體(ti)保護(hu)機制(zhi)的四環(huan)素(su)類(lei)抗性基因(yin)豐度tetQ>tetO>tetW，其中(zhong)tetQ平(ping)均豐度zui高1.84×10-1 copies/16S rRNA.)調查了上(shang)海地區(qu)豬(zhu)場(chang)和(he)牛場(chang)廢水(shui)中(zhong)磺胺(an)類(lei)和(he)四環(huan)素(su)類(lei)抗性基因(yin)，含(han)量(liang)zui高(gao)的(de)分別(bie)為(wei)sulA(108~1010 copies · mL-1)和(he)tetW(106~107 copies · mL-1)，而sulIII含(han)量(liang)與(yu)磺胺(an)類(lei)抗(kang)生素濃(nong)度的相(xiang)關(guan)性較(jiao)好，這(zhe)可(ke)能(neng)與(yu)磺胺(an)類(lei)抗(kang)生素易生(sheng)物降解(jie)性(xing)有關(guan);tetM含(han)量(liang)與(yu)四環(huan)素(su)類(lei)抗生素(su)濃度相關(guan)性較(jiao)弱.)也(ye)指(zhi)出TC與(yu)tet無顯(xian)著(zhu)相關(guan)性.除(chu)四環(huan)素(su)類(lei)與(yu)磺胺(an)類(lei)抗(kang)生素之(zhi)外(wai)，泰樂(le)菌(jun)素(su)是應(ying)用zui廣(guang)泛(fan)的獸(shou)用抗(kang)生(sheng)素之(zhi)壹，可(ke)能(neng)引(yin)起大(da)環(huan)內(nei)脂類抗性基因(yin)以及(ji)MLSB的(de)多重抗性(xing)基因(yin)豐度的提高.)對(dui)3家(jia)豬場大(da)環(huan)內(nei)脂抗性基因(yin)erm進(jin)行了定(ding)量(liang)檢(jian)測(ce)，廢(fei)水中(zhong)ermB、ermF含(han)量(liang)較(jiao)高(gao)(在(zai)108~1010 copies · mL-1之(zhi)間(jian))，而(er)ermX在(zai)104~106 copies · mL-1範圍(wei).通(tong)過(guo)寡聚糖雜(za)交(jiao)探針(zhen)測(ce)試(shi)方法，發現(xian)豬糞(fen)水(shui)和(he)氧化塘廢水中(zhong)50%的(de)rRNA攜帶(dai)MLSB多重抗性(xing)基因(yin).