農(nong)村畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)汙水處理(li)設(she)備畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)汙水處理(li)工(gong)藝畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)業是我(wo)國(guo)農(nong)業(ye)的支(zhi)柱產(chan)業(ye)，在維持(chi)畜(chu)產(chan)品(pin)穩(wen)定(ding)供(gong)給、提(ti)高人民生活(huo)水(shui)平方面(mian)發揮(hui)著(zhe)重要(yao)作(zuo)用.隨(sui)著畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)業的(de)集(ji)約(yue)化、規(gui)模化(hua)發(fa)展，為(wei)提(ti)高動(dong)物(wu)生產(chan)性(xing)能(neng)、防治(zhi)疾(ji)病，養殖(zhi)過程添(tian)加(jia)了(le)壹定(ding)量的重金(jin)屬與(yu)抗(kang)生素.

農村畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)汙水處理(li)設(she)備

農(nong)村畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)汙水處理(li)設(she)備

　3 畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水中重金(jin)屬對抗(kang)生素抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)影(ying)響 

　　畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)過程在飼(si)料中添(tian)加(jia)銅、鋅等(deng)重金(jin)屬引(yin)起豬糞水(shui)中抗(kang)銅(tong)、抗(kang)鋅細菌(jun)的(de)增(zeng)加(jia)，畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水存(cun)在抗(kang)生素與(yu)重金(jin)屬復合汙染特征(zheng).在重金(jin)屬的選(xuan)擇壓力下，畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)糞水(shui)中(zhong)重金(jin)屬抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)豐度較高(gao).對豬飼(si)料、腸道(dao)和(he)糞(fen)便中(zhong)抗(kang)銅(tong)細菌(jun)進行了(le)分析(xi)鑒定(ding)，

發(fa)現(xian)豬糞中(zhong)抗(kang)銅(tong)大腸桿(gan)菌(jun)與(yu)飼(si)料中硫酸(suan)銅添(tian)加(jia)量正(zheng)相(xiang)關，分離得到的239株抗(kang)銅(tong)細菌(jun)中(zhong)攜帶抗(kang)銅(tong)基(ji)因(yin)pcoA、pcoC、pcoD，攜帶抗(kang)銅(tong)基(ji)因(yin)的(de)細菌(jun)也(ye)同時(shi)攜帶鏈黴(mei)素(su)和(he)四(si)環(huan)素(su)的(de)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)(strA、strB、tetB).而(er)研(yan)究(jiu)了(le)豬糞中(zhong)抗(kang)鋅細菌(jun)的(de)分布規律，結果表(biao)明豬糞中(zhong)普(pu)遍存(cun)在抗(kang)鋅細菌(jun)，抗(kang)鋅大腸桿(gan)菌(jun)的(de)檢(jian)出(chu)率與(yu)飼(si)料中氧(yang)化(hua)鋅的添(tian)加(jia)成正(zheng)相(xiang)關關系(xi);抗(kang)鋅菌株主要攜帶抗(kang)鋅基(ji)因(yin)zntA.

　　畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)環(huan)境(jing)重金(jin)屬的汙染不(bu)僅(jin)引(yin)起重金(jin)屬耐受菌(jun)及抗(kang)銅(tong)、抗(kang)鋅基(ji)因(yin)豐度的提(ti)高，可(ke)能(neng)存(cun)在重金(jin)屬與(yu)抗(kang)生素的(de)協(xie)同選(xuan)擇作用(yong)(coselection)，重金(jin)屬的選(xuan)擇壓力可能(neng)使(shi)抗(kang)生素抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)豐度維持(chi)在較(jiao)高(gao)水(shui)平(ping).歐(ou)盟國(guo)家(jia)已禁(jin)止抗(kang)生素飼(si)料添(tian)加(jia)劑(ji)的使(shi)用(yong)，但(dan)減(jian)少抗(kang)生素使(shi)用(yong)並(bing)不(bu)會阻(zu)止抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)傳(chuan)播(bo)，養殖(zhi)場(chang)重金(jin)屬使(shi)用(yong)可(ke)能(neng)會通(tong)過協同選(xuan)擇增(zeng)加(jia)抗(kang)生素抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)傳(chuan)播(bo).研(yan)究(jiu)發現(xian)磺(huang)胺(an)類sulA與(yu)重金(jin)屬Hg、Cu、Zn具(ju)有(you)顯著(zhu)相(xiang)關關系(xi).研(yan)究(jiu)發現(xian)豬場(chang)廢水中高濃(nong)度的Cu和(he)Zn顯著(zhu)提(ti)高了(le)耐β內酰(xian)胺(an)大腸(chang)桿菌的豐度.

 圖1 豬糞分離的具(ju)有(you)重金(jin)屬與(yu)抗(kang)生素協(xie)同抗(kang)性(xing)的質(zhi)粒pMC2

　　指(zhi)出重金(jin)屬和(he)抗(kang)生素抗(kang)性(xing)的協同選(xuan)擇機制(zhi)主要是因(yin)為(wei)重金(jin)屬和(he)抗(kang)生素的(de)抗(kang)性(xing)機制(zhi)的耦合作(zuo)用，包(bao)括交叉(cha)抗(kang)(crossresistance)和(he)協(xie)同抗(kang)(coresistance).叉(cha)抗(kang)性(xing)是某(mou)種(zhong)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)編(bian)碼(ma)的(de)酶或(huo)蛋白(bai)具(ju)有(you)提(ti)高細胞耐受多種(zhong)抑菌物(wu)質(zhi)(如抗(kang)生素或(huo)重金(jin)屬)的能(neng)力，

如多重藥(yao)劑(ji)外排(pai)泵(beng)(multi drug efflux pumps)，其可以(yi)將(jiang)毒(du)性(xing)物(wu)質(zhi)迅速排出細胞外.而(er)協(xie)同抗(kang)性(xing)指(zhi)的是具(ju)有(you)兩種(zhong)或(huo)多種(zhong)抗(kang)性(xing)功能(neng)的基(ji)因(yin)相(xiang)互(hu)鄰近(jin)並(bing)在壹(yi)個(ge)移(yi)動基(ji)因(yin)元(yuan)件上(shang).如豬糞中(zhong)分離的質(zhi)粒pMC2，

攜帶大(da)環(huan)內脂(zhi)、四(si)環(huan)素(su)等(deng)抗(kang)生素抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)和(he)汞(gong)、鉻(ge)等(deng)重金(jin)屬抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)，具(ju)有(you)很(hen)強的(de)移(yi)動(dong)和(he)結合能(neng)力總結了(le)畜(chu)禽(qin)糞便中(zhong)重金(jin)屬引(yin)起抗(kang)生素協(xie)同抗(kang)性(xing)的zui小濃(nong)度(Minimum coselective concentration，MCC)，Cu和(he)Zn的(de)MCC值(zhi)分別為11.79和(he)22.75 mg · kg-

1 DM，但(dan)作(zuo)者也(ye)指(zhi)出非常(chang)缺乏畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水重金(jin)屬對抗(kang)生素抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)協(xie)同選(xuan)擇的數據(ju).另(ling)外，養(yang)殖(zhi)廢水復合汙染的(de)特性(xing)也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)研(yan)究(jiu)的難度.4 畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水處理(li)工(gong)藝對抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)消(xiao)減(jian) (Removal of antibiotic resistance genes during process of animal wastewater treatment) 4.1 常(chang)規生物(wu)處理(li)工(gong)藝

　　厭(yan)氧消化是畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)場(chang)采(cai)用的廢水處理(li)工(gong)藝.指(zhi)出厭氧過程抑制(zhi)細菌(jun)代(dai)謝(xie)，對抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)傳(chuan)播(bo)具(ju)有(you)抑制(zhi)作用.指(zhi)出ARGs去(qu)除(chu)與(yu)厭氧菌群(qun)結構(gou)具(ju)有(you)相(xiang)關性(xing)，主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)在抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)宿(xiu)主(zhu)菌(jun)群(qun)在厭(yan)氧(yang)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)變(bian)化.

　　針(zhen)對厭(yan)氧(yang)消化(hua)處理(li)養(yang)殖廢水抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)變(bian)化(hua)，現(xian)場(chang)調研(yan)較(jiao)多，參(can)數優(you)化(hua)的研(yan)究(jiu)較少，針(zhen)對豬場(chang)廢水的研(yan)究(jiu)較多，其(qi)他(ta)種(zhong)類的(de)養殖廢水研(yan)究(jiu)較少，不(bu)同生物(wu)處理(li)工(gong)藝抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)賦(fu)存(cun)特征(zheng)詳(xiang)見(jian)表(biao) 2.研(yan)究(jiu)了(le)不(bu)同規(gui)模豬場(chang)的廢水生物(wu)處理(li)系(xi)統抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)去(qu)除(chu)效果，

結果表(biao)明厭氧消(xiao)化(hua)和(he)好(hao)氧生物(wu)處理(li)對tetA、tetW、sul1、sul2、blaTEM抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)平(ping)均(jun)去(qu)除(chu)率在33.3%~97.56%.考察了(le)環(huan)境(jing)溫(wen)度下厭氧(yang)消化(hua)在不(bu)同季(ji)節的(de)處理(li)效果，夏(xia)季(ji)ermB、ermF、ermX的(de)去(qu)除(chu)效果優(you)於(yu)冬(dong)季(ji)，夏(xia)季(ji)厭(yan)氧(yang)消(xiao)化出水較(jiao)豬場(chang)原廢水ermB、ermF、ermX和(he)tetG平(ping)均降(jiang)低(di)1.2、0.8、0.7和(he)1.1 log copies · mL-1，

表(biao)明溫度是厭(yan)氧(yang)消化(hua)去(qu)除(chu)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)重要(yao)控(kong)制(zhi)指(zhi)標(biao).針(zhen)對溫(wen)度對厭(yan)氧(yang)消化(hua)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)消(xiao)減(jian)的(de)影(ying)響，)指(zhi)出高溫厭(yan)氧(yang)消化(hua)對四(si)環(huan)素(su)類抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)tetA、tetO、tetW、tetX有(you)顯著(zhu)去(qu)除(chu)，它(ta)們(men)的去(qu)除(chu)符(fu)合壹(yi)級反(fan)應(ying)動(dong)力學模(mo)型，而tetL只存(cun)在於(yu)革(ge)蘭(lan)氏(shi)陰性(xing)菌，厭(yan)氧處理(li)對其(qi)去(qu)除(chu)效果不(bu)明顯，

而在好(hao)氧高(gao)溫處理(li)(55 ℃)過程中tetL豐度表(biao)現(xian)出(chu)線性(xing)降(jiang)低(di)趨勢(shi).比(bi)較了(le)高溫(wen)和(he)中(zhong)溫厭氧消(xiao)化(hua)對牛糞中耐(nai)藥菌的(de)影響，結果表(biao)明高溫可(ke)全部(bu)消滅(mie)多重耐(nai)藥(yao)菌(抗(kang)頭孢唑(zuo)啉(lin)、新(xin)黴素(su)、萬古黴(mei)素、土(tu)黴(mei)素(su)、氨芐西(xi)林(lin)等(deng))，而中(zhong)溫發酵只可(ke)以(yi)去(qu)除(chu)多重耐(nai)藥(yao)菌1~2 log cfu · mL-1.

表(biao)2 豬場(chang)廢水生物(wu)處理(li)過程中抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)賦(fu)存(cun)特性(xing)

　　除(chu)厭氧(yang)消(xiao)化(hua)工(gong)藝(yi)以(yi)外，氧(yang)化(hua)塘、人工濕(shi)地也(ye)是畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)場(chang)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)廢水處理(li)工(gong)藝.Joy等(deng).調查了(le)氧化(hua)塘(tang)儲存(cun)豬場(chang)廢水40 d抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)變(bian)化(hua)，ermB和(he)ermF的(de)豐度分別降(jiang)低(di)了(le)50%~60%和(he)80%~90%，而(er)tetX和(he)tetQ豐度的消(xiao)減(jian)符合壹(yi)級反(fan)應(ying)動(dong)力學模(mo)型.將氧化塘(tang)處理(li)豬場(chang)廢水後(hou)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)去(qu)除(chu)趨勢(shi)歸(gui)為(wei)兩類，壹(yi)類是相(xiang)對豐度大幅(fu)降(jiang)低(di)甚至低(di)於(yu)檢(jian)測(ce)限(xian)，

包括(kuo)tetB、tetL;另(ling)壹(yi)類為(wei)經處理(li)後(hou)豐度不(bu)變甚至有(you)所(suo)提(ti)高，包(bao)括tetG、tetM、tetO和(he)tetX，可(ke)能(neng)因(yin)為(wei)這(zhe)類基(ji)因(yin)常(chang)位(wei)於(yu)轉(zhuan)移(yi)原件上(shang)，在廢水中發生了(le)基(ji)因(yin)的(de)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移(yi).鄭加(jia)玉等(deng)采(cai)用水平(ping)流(liu)人工濕(shi)地處理(li)豬場(chang)廢水，結果表(biao)明tetW、tetM和(he)tetO的(de)濃(nong)度平均(jun)去(qu)除(chu)率分別為95.73%、92.21%和(he)95.05%;可(ke)能(neng)由於土(tu)壤(rang)對抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)吸(xi)附(fu)作(zuo)用，濕地土(tu)壤(rang)中(zhong)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)豐度有(you)明(ming)顯升高(gao)現(xian)象.Liu等(deng)模擬(ni)垂(chui)直(zhi)流(liu)人工濕(shi)地中(zhong)添(tian)加(jia)沸石(shi)研(yan)究(jiu)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)消(xiao)減(jian)規(gui)律，發現(xian)在HRT為(wei)30 h時(shi)豬場(chang)廢水抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)去(qu)除(chu)效果較好(hao).

　　4.2 膜生物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)(Membrane bioreactor，MBR)工藝

　　膜分離技術近(jin)年(nian)已在畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水處理(li)領域得到了(le)壹定(ding)的(de)研(yan)究(jiu)與(yu)應(ying)用(yong)，並(bing)日(ri)益(yi)得(de)到重視(shi).例(li)如，Padmasiri等(deng)采(cai)用厭氧(yang)MBR處理(li)豬場(chang)廢水，有(you)機負(fu)荷為1.0 kg · m-3 · d-1高(gao)於(yu)其他(ta)厭(yan)氧消化工藝(yi)采(cai)用好(hao)氧MBR處理(li)豬場(chang)厭氧消(xiao)化(hua)液TN負(fu)荷0.11 kg · m-3 · d-1較高(gao).

然(ran)而(er)針(zhen)對MBR處理(li)畜(chu)禽(qin)養殖(zhi)廢水抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)去(qu)除(chu)規(gui)律的研(yan)究(jiu)較少.Du等(deng)調研(yan)了(le)汙水處理(li)廠(chang)采(cai)用A2OMBR工藝(yi)處理(li)生活(huo)和(he)工(gong)業混合廢水對四(si)環(huan)素(su)類和(he)磺(huang)胺(an)類抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)去(qu)除(chu)效果，結果表(biao)明MBR工藝對tetG、tetW、tetX、sul1和(he)intI1分別去(qu)除(chu)了(le)2.20、2.90、1.71、2.15和(he)2.07 log copies · mL-1，膜出水(shui)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)豐度仍然(ran)較(jiao)高(gao)(2.85~4.97 log copies · mL-1)，然(ran)而(er)作(zuo)者並(bing)未給出(chu)膜孔徑(jing)等(deng)膜分離工藝參(can)數.

　　同常(chang)規生物(wu)處理(li)工(gong)藝相(xiang)比(bi)，MBR的生物(wu)量高，可(ke)能(neng)存(cun)在較(jiao)大(da)的(de)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移(yi)風險.Yang等(deng)以(yi)RP4質(zhi)粒作(zuo)為水(shui)平轉(zhuan)移(yi)研(yan)究(jiu)對象，研(yan)究(jiu)了(le)MBR中抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移(yi)效率，結果表(biao)明RP4在MBR中(zhong)維持(chi)較(jiao)高豐度104 copies/mg · biosolid，具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)水(shui)平轉(zhuan)移(yi)效率(2.76×10-5/recipient)，而(er)RP4在常(chang)規活(huo)性(xing)汙泥法的水(shui)平轉(zhuan)移(yi)效率約(yue)4×10-6 /recipient;

盡(jin)管(guan)存(cun)在較(jiao)高(gao)的(de)水(shui)平(ping)轉(zhuan)移(yi)效率，但(dan)由(you)於微濾膜(PVDF，0.22 μm)的截留(liu)作(zuo)用，出(chu)水檢測不(bu)到攜帶抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)RP4.由(you)於(yu)膜的截留(liu)，壹(yi)方面(mian)可消(xiao)減(jian)膜出水(shui)的(de)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)濃(nong)度，另(ling)壹(yi)方(fang)面(mian)導(dao)致反(fan)應(ying)器(qi)內汙泥濃(nong)度高，可(ke)能(neng)使(shi)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)在反(fan)應(ying)器(qi)內積(ji)累(lei)，提(ti)高了(le)汙泥中(zhong)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)水(shui)平(ping)傳(chuan)播(bo).汙泥是重要(yao)的(de)抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)蓄積(ji)庫(ku)，經過堆肥或(huo)厭氧(yang)消(xiao)化(hua)處理(li)後(hou)作為(wei)肥(fei)料土(tu)地(di)利(li)用，汙泥的(de)土(tu)地(di)利(li)用存(cun)在抗(kang)性(xing)基(ji)因(yin)的(de)汙染隱(yin)患.