翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因的影响

为了探讨翻堆次数对异位发酵床连续堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动基因元件（MGEs）的影响,设置1 d翻堆1次（F1组）和2 d翻堆1次（F2组）2种条件,采用PCR技术检测堆肥过程中15种基因,包括2种四环素类（tetG、tetW）、3种磺胺类（sul1、sul2、dfrA1）、2种β-内酰胺类（blaTEM-1、fexA）、2种MLSB类（ermX、ermQ）、2种FCA类（optrA、IsaE）、1种氨基糖苷类（aac（6?）-Ib-cr）、1种整合子（intI1）及2种转座子（Tn916/1545、ISCRI）基因。PCR结果显示,2组样品中均检出11种ARGs（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、fexA、ermX、ermQ、optrA、IsaE、aac（6?）-Ib-cr）和3种MGEs（intI1、Tn916/1545、ISCR1）,其中7种基因（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ、intI1）的检出率较高;F1和F2组0~5 d均检出12种,33 d和40 d分别检出1种,40 d后明显增加,表明ARGs和MGEs种类随温度的变化而改变。采用qPCR技术对检出率较高的7种基因进行检测,结果显示,F1和F2组7种目标基因的总相对丰度呈先降低后升高再降低的趋势,试验结束时较0 d分别降低82.33%和78.89%,其中tetG、tetW、sul1、blaTEM-1、ermQ、intI1的相对丰度分别降低16.51%、87.89%、54.58%、99.99%、97.80%、59.29%和64.32%、99.46%、50.91%、99.29%、82.22%、99.92%。结果表明,异位发酵床降解粪污高温期可减少ARGs种类和丰度,且2 d翻堆1次对大部分ARGs的去除效果更好。     

异位发酵床技术在猪场粪污处理中的应用

异位发酵床技术在养殖粪污处理中的应用是起步不久的新技术。目前国内养殖场粪污处理技术主要有两大类:一种是采用沼气工程技术处理后还田生态消纳。另外一种是采用工业化技术处理后达标排放。异位发酵床技术与目前国内粪污处理技术相比较,具有成本低,操作简单,无污染,无排放,无臭气等优点。本文简要介绍异位发酵床技术的基本原理、工艺流程、制作方法、日常维护注意事项及应用前景。     

通风速率对异位发酵床处理肉鸭粪污的效果研究

为探究不同通风速率对异位发酵床处理肉鸭粪污的效果,以锯末和稻壳按6∶4体积比配制发酵初始垫料,设置3个处理(A1、A2、A3),通风速率分别为0.02、0.05、0.10 m3· min-1 ·m-3,通过每日定量向异位发酵装置中投加肉鸭粪污,监测38 d发酵过程中垫料的理化指标以及腐熟状况.结果 表明,3种通风速率下...     

不同垫料组成对猪用发酵床细菌群落的影响

为了解垫料基质中细菌的群落结构多样性,应用PCR-DGGE技术对发酵床7种不同垫料(锯木屑、稻壳、酒糟、菌糠、醋糟、稻草、稻壳炭)的细菌群落结构进行了研究,根据DGGE指纹图谱,对它们的细菌群落多样性和优势条带进行了分析。结果表明,垫料样品的细菌多样性指数、丰富度均有所不同,酒糟垫料组细菌多样性指数最高,稻草垫料组细菌多样性指数最低。全锯木屑与50%稻壳相似性较高而聚为一类,与50%菌糠次之,与50%稻草的相似性最低。在垫料基质中检测到的菌群主要是节杆菌属(Arthrobacter sp.)、Amaricoccu sp.、马杜拉放线菌属(Actinomadura sp.)、芽孢杆菌属(Bacillales sp.)、梭菌属(Clostridium sp.)、肠杆菌属(Escherichia sp.)、细杆菌属(Microbacterium sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、红球菌属(Rhodococcus sp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus sp.),以及一些未知的菌群。垫料组成是影响发酵床垫料微生物构成的重要因素,稻壳、菌糠作为垫料可部分替代锯木屑,而对发酵床垫料的微生物区系影响较小。     

秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析

为了解秸秆垫料对生猪异位发酵床发酵过程的影响,明确不同垫料的微生物群落演替,分别以油菜秸秆+木屑+砻糠为Y组、水稻秸秆+木屑+砻糠为S组及木屑+砻糠为CK组,以对不同垫料组合进行异位发酵床试验,收集不同发酵阶段的垫料样品,进行理化指标的测定和Illumina高通量测序。结果显示,CK组的微生物多样性要明显低于S组和Y组。发酵进程中不同垫料的微生物演替趋势相似,变形菌门的相对丰度都呈下降趋势,但CK组降低了75%,S组和Y组则分别降低了38.0%和23.2%。不同处理发酵床嗜温期主要微生物有芽孢杆菌属、乳杆菌属、鞘铵醇杆菌属、假单胞菌属等,但微生物的丰度存在差异。同时,功能基因预测显示脂类、氨基酸和碳水化合物代谢相关基因拷贝数Y组最高。不同处理在发酵进程中的理化指标变化相似,但Y组垫料的升温速率更快且整体温度更高,同时可溶性氮的含量更高。研究表明,秸秆垫料组的微生物丰富度和多样性都要高于对照组,同时油菜秸秆组的微生物有机质相关代谢更加活跃,更有利于发酵床的高温运行和有机肥形成。     

环境中抗生素抗性菌及抗性基因的研究进展

抗生素抗性菌及其抗性基因已成为公认的环境污染因素之一,威胁着人类健康和生态系统稳定.抗生素在临床和养殖业中的不合理使用,导致其在生态环境中残留,使得携带抗生素抗性基因的微生物获得了竞争优势,而抗性基因亦可在细菌之间发生转移,从而加速传播.该文对近年来国内外抗生素抗性菌及抗性基因的来源、危害性、抗性基因转移机制及细菌耐药性机制的研究进展进行了综述,分析了残留在环境中的抗生素抗性基因的污染现状和生态风险,以期为今后的相关研究提供参考.     

石家庄汪洋沟地区抗生素、抗性细菌和抗性基因污染特征

以石家庄汪洋沟地区为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)、平板计数、实时荧光定量(qPCR)法分别对地表水、地下水及沉积物样品中的抗生素、抗性细菌和抗性基因进行定量分析。结果表明,汪洋沟地区四环素类抗生素总体含量高于磺胺类抗生素,水体中ρ(∑四环素)为5.81×101~3.87×105ng·L-1,ρ(∑磺胺)为1.02×101~5.37×103ng·L-1;沉积物中w(∑四环素)为4.28×101~1.63×105ng·g-1,w(∑磺胺)为1.18×101~1.68×104ng·g-1;水体中四环素的抗性细菌数量为4.00×101~2.13×104CFU·mL-1,磺胺抗性细菌数量为6.67×101~7.34×105CFU·mL-1;水体中抗性细菌含量比沉积物中低3~4个数量级。样品中检出的5种四环素类抗性基因(tetA、tetB、tetE、tetW和tetZ)、2种磺胺类抗性基因(sul1,sul2)及2种整合子基因(int1,int2)的相对表达量较高,其中tetA及sul1为汪洋沟地区的优势抗性基因,相对表达量均高于1.58×10-2。主成分分析结果表明ARGs的含量分布受不同污染源和复杂的水质特征的影响。从tet(B)基因的系统发育分析结果可以看出,水质的变化会导致抗性菌种存在差异。与国内外河流相比,汪洋沟抗生素含量处于较高污染水平,抗性基因污染也较为严重。     

异位发酵床处理猪场粪污研发与实施

畜禽养殖中粪便污染是影响环境卫生状况和产业健康发展的重大阻碍,同时也会对人类健康带来负面影响,无公害化处理畜禽养殖粪污是现阶段养殖产业重点关注的问题.异位发酵床处理技术是目前畜禽粪污处理的新技术,将粪污进行发酵处理成肥料,不仅可以对粪污进行无公害化处理,还可以变废为宝,提高畜牧养殖产业的经济效益.文中对江苏省兴泰农牧科...     

鸡粪-堆肥中重金属残留、抗生素耐药基因及细菌群落变化研究

研究鸡粪及其堆肥过程中养分变化、重金属残留、抗生素耐药基因消减情况以及细菌群落演替规律,探讨细菌菌群与养分、重金属、抗生素耐药基因之间的相关性。采集鸡粪及其堆肥过程样品,测定样品中养分、重金属含量,检测抗生素耐药基因相对丰度,采用16S rRNA高通量测序技术研究鸡粪堆肥过程细菌群落变化。从鲜鸡粪(组FM)到二次发酵(组SC),样品中有机质含量下降,全氮和全磷含量有不同程度增加,全钾及pH值显著升高(P0.05)。重金属在不同组中的浓度呈波动变化,与组FM相比,在组SC中砷(As)、镉(Cd)浓度升高,铜(Cu)、锰(Mn)、铅(Pb)浓度下降,其中锌(Zn)下降显著(P0.05)。堆肥后,抗生素耐药基因aac(6′)-Ib-cr、tet M(P0.05)、erm B(P0.05)和bla CTX-M(P0.05)的相对丰度呈现不同程度的下降,而基因sul1相对丰度增加。高通量测序结果表明,在门水平,各组均以Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes 3个菌门为主。在属水平,各组具有不同的优势物种,同时潜在病原菌属的相对丰度均随堆肥过程降低。通过相关性分析发现,大部分优势菌属与全磷、pH值、重金属Cr及耐药基因sul1、tet M、erm B和bla CTX-M有显著相关性(P0.05)。鸡粪经堆肥后可降低病原菌及抗生素耐药基因相对丰度,但仍存在一定风险,该研究可为实际生产中鸡粪的高效、安全堆肥处理提供参考。     

微量金属元素添加频率对牛粪厌氧发酵特性的影响

为研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵特性的影响,每隔1,3,5,7d向牛粪厌氧发酵液中添加Fe、Co、Ni元素。结果表明,7d添加1次微量金属元素的发酵组效果最佳,产气率和总产气量最高,COD去除率最高;每1d添加1次的挥发性有机酸(VFA)和产气量都最低,分析认为微量金属元素添加频率过高会破坏反应器内的营养平衡。     

牛粪原料浓度对厌氧消化削减四环素类抗性基因的影响

为了探究不同原料浓度厌氧消化体系中四环素类抗性基因(Tetracycline resistance genes,TRGs)的变化,设置牛粪原料浓度为100%、75%、50%和25%,分析了TRGs、理化因子和微生物群落的变化特征及三者之间的相互关系。结果表明:不同处理之间产气速率相似,原料浓度从100%降低至25%时总产气量从358.83 mL·g~(-1)·d~(-1)增加至400.89 mL·g~(-1)·d~(-1)。消化后的大部分处理中tetO、tetQ和tetT相对丰度减小为原料的1.04%～87.06%,而tetC、tetG、tetW和tetX相对丰度增加至原料的1.32～34.99倍。与100%原料浓度相比,较低原料浓度消化后多数TRGs如tetC、tetG、tetO和tetX以及intⅠ1的相对丰度更高。不同条件下微生物群落差异明显,较低浓度原料(50%和25%)消化后优势菌门从Firmicutes变为Proteobacteria,且TRGs潜在宿主菌属的种类和数目均随着原料浓度的改变而改变。冗余分析表明,理化因子通过影响潜在宿主菌的变化从而影响TRGs的变化。综上,由废水干预的牛粪原料浓度较低的情况可能有利于TRGs潜在宿主菌的增殖,从而增加TRGs传播的风险。     

蚯蚓堆肥对畜禽粪污耐药基因的影响研究进展

抗生素耐药基因作为一种新型环境污染物,严重威胁着人体健康与动物安全,与其直接相关的细菌耐药性问题也已成为目前世界环境与医学领域关注的焦点。畜禽养殖业是我国经济发展和农业现代化的中轴产业,同时也是耐药基因污染的重要源头,蚯蚓堆肥对合理利用畜禽粪便、促进我国农业绿色发展具有重要意义,而摸清蚯蚓堆肥畜禽粪便及后续产物利用过程中耐药基因的行为规律和环境归趋则是其合理利用的关键。本文在简要论述蚯蚓堆肥畜禽粪便现状的基础上,聚焦蚯蚓堆肥及产物利用过程中耐药基因污染问题,梳理总结了转化及产物利用过程中耐药基因的污染赋存特征、环境行为规律及迁移主控因子,并提出基于“畜禽粪便-蚯蚓堆肥-蚓粪还田”资源化利用全过程的耐药基因污染防控建议及展望,以期为我国畜禽粪便资源化、无害化利用及农业绿色发展提供参考。     

氨氮对牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因丰度及其驱动因子的影响

为探究氨氮浓度对高温厌氧消化中四环素类抗生素抗性基因（Tetracycline resistance genes,TRGs）绝对丰度变化及其微生态机制,设置氨氮浓度为600、1 100 mg·L^-1和1 600 mg·L^-1的牛粪高温厌氧消化体系,分析了TRGs、可移动遗传元件和细菌群落结构的变化特征及三者之间的关系。结果表明：氨氮浓度为600 mg·L^-1和1 100 mg·L^-1时,高温厌氧消化的产气速率和总产气量相似;氨氮浓度为1 600 mg·L^-1时,二者均受到抑制。tetC、tetO、tetQ、tetT和tetX的丰度在不同氨氮浓度条件下均减少,但tetA和tetG的丰度在氨氮浓度为1 600 mg·L^-1条件下增加了1.05倍和1.85倍。不同处理中细菌群落差异明显,TRGs潜在宿主菌的种类和数目均改变。相关性分析表明TRGs潜在宿主菌的差异可一定程度解释TRGs的丰度变化,但tetA和tetG丰度在氨氮浓度为1 600mg·L^-1条件下的增加主要与intI1和intI2的增长有关。综上所述,牛粪中较高的氨氮浓度会增加高温厌氧消化过程中TRGs通过水平基因转移途径增殖的可能性,从而增加TRGs传播的风险。     

接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性影响

利用研制的螺旋挤压分离机对稀释的牛粪进行分离,在中温(35±2)℃条件下,对分离液按照不同接种量(占发酵有效容积体积百分数为10%、20%、30%、40%、50%)进行厌氧发酵试验,发酵周期为20 d,以VS(Volatile solid)产气率、COD(Chemical Oxygen Demand)去除率为考察指标,...     

不同填料原料对微生物异位发酵床处理生猪养殖废弃物效果的影响

以微生物异位发酵床填料为研究对象,研究了不同原料填料对生猪养殖废弃物的处理效果,分析了在相同条件下玉米秸秆填料与稻壳和椰壳粉混合物填料在温度、pH、含水量、微生物数量和营养成分变化上的差异。结果表明,稻壳和椰壳粉混合物更容易控制温度的变化,发酵床温度保持在25~54℃,并且其pH变化范围较小,为7.6~8.9,更接近好氧发酵的最适pH值范围。稻壳和椰壳粉混合物填料处理含水量稍低于玉米秸秆填料处理,维持在44%~64%之间。试验结束时,两个处理发酵床填料的pH、TN、TP、TK和有机质等指标均符合国家有机肥标准。     

东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的时空分异特征

为研究东洞庭湖抗生素及抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）的时空分异特征,采集了东洞庭湖流域丰水期和枯水期的沉积物样品,使用超高效液相色谱-串联质谱法和实时荧光定量PCR技术研究了4类12种抗生素和8种相应抗性基因。结果表明：沉积物中抗生素浓度水平处于ng·g^-1级别,枯水期4类12种抗生素的检出率和浓度水平均高于丰水期。丰水期沉积物浓度范围为ND（未检出）~176.94 ng·g^-1,平均浓度为9.75 ng·g^-1;枯水期浓度范围为ND~101.34 ng·g^-1,平均浓度为10.88 ng·g^-1;磺胺类和喹诺酮类抗生素是东洞庭湖主要的抗生素。丰水期沉积物样品中共检出8种ARGs,绝对丰度范围在ND~1.03×10⁷ copies·g^-1;枯水期绝对丰度范围为9.93×10²~6.32×10⁹ copies·g^-1。从空间上看,下游ARGs总丰度高于上游。沉积物中抗生素与ARGs具有一定的相关性,并且在枯水期表现出更好的正相关性。研究表明,东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的浓度随时间和空间的变化有较明显的差异,在枯水期和靠近水产养殖的区域污染水平更高。     

奶牛场粪污制备卧床垫料过程中物料性质及污染物含量的周年变化规律

为了考察奶牛场粪污制备卧床垫料过程中的牛粪性质及相关污染物含量的周年变化规律,选择天津市一家规模化奶牛养殖场作为研究对象,进行不同阶段、不同季节的连续采样,并对样品中的TN、TP、pH、含水率、有机质、粪大肠菌群和Cu、Zn等重金属进行了系统检测分析。检测数据分析显示:泌乳牛牛粪中的TN、TP、VS、Cu、Zn的排放量存在显著性季节差异(P0.05),且TN、TP、Cu、Zn、Cd的排放量均以冬季最高;经过BRU(Bedding Recovery Unit)好氧发酵处理后,再生牛粪固体中的含水率、重金属Zn和粪大肠菌群的含量出现不同程度的降低,而TN、TP和重金属Cu的含量则基本呈现升高趋势。