小型养殖污水处理设备粪便处理

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4 组合工艺

　　畜禽养殖废水通常采用厌氧好氧组合工艺进行处理.Chen等在监测某猪场夏季废水处理工艺对抗性基因去除效果时，发现经过厌氧消化好氧滤池处理，ermB丰度分别降低了1.2 log、0.9 log copies · mL-1，而ermB在出水储存池中已低于检测限;tetG在厌氧、好氧过程分别降低了1.1 log、3.4 log copies · mL-1.对我国东部某猪场废水采用厌氧消化与氧化塘组合工艺去除抗性基因的效果进行了调查，发现tetO、tetQ、tetW有明显去除，丰度从10-1降至10-3 copies/16S rRNA，这可能由于tetQ和tetW宿主细菌多为厌氧菌，而tetO多为好氧菌携带，这些抗性基因无法在厌氧好氧交替环境中维持.而关于生物处理与消毒组合工艺对畜禽废水中抗性基因的去除作用，研究结果非常缺乏.

　　5 畜禽养殖废水农田利用对土壤和植物中抗性基因的影响

　　由于畜禽养殖废水中富含有机质、氮、磷等营养物质，通常经过厌氧发酵、氧化塘等工艺处理后，作为肥水还田利用，这既节约了处理成本，也促进了养分循环利用，目前我国、美国、欧洲等国家都推行畜禽养殖废水的农田利用.然而，畜禽养殖废水农田利用可能产生抗性基因从养殖场向农田土壤的传播风险.

　土壤是重要的抗性基因储存库，其中主要的抗性基因来源包括土壤中固有的抗性微生物所携带的抗性基因，以及外源进入土壤中抗性微生物所携带的抗性基因，但有关土壤中抗性基因的研究较为缺乏.)指出猪粪施用于农田存在抗性基因的水平转移风险，由于粪源微生物与土壤微生物不同，粪源微生物进入土壤后在几个月中大量消失，但抗性基因可通过水平转移进入土壤本土微生物中，进而引起土壤微生物抗性基因丰度的增加.而研究发现牛粪农田利用引起土壤中抗性基因blaCEP丰度的提高是由于携带抗性基因的假单胞菌(Pseudomonas sp.)和紫色杆菌(Janthinobacterium sp.)的增殖，而这两种细菌来自于土壤，而非粪便引入.粪便农田利用可引起抗性基因丰度提高，但其微生物学机制仍不明确.

　　畜禽养殖废水还田利用一定时间内会显著提高土壤中抗性基因丰度.对北京某猪场周边土壤四环素抗性基因进行了定量检测，发现丰度较高的四环素类抗性基因为tetB/P、tetT、tetM、tetO和tetW，其基因拷贝数范围在106~108 copies · g-1 DM，并认为tet抗性基因存在由畜禽养殖向土壤的转移.的研究发现，猪场废水农田利用后土壤中抗性基因tetQ、tetZ和整合子intI1、intI2分别提高了500、9和6、123倍.的研究发现，施

用猪场厌氧消化液的土壤中四环素类抗性基因丰度为105～108 copies · g-1，显著高于未施用猪场废水的土壤，而作物类型对抗性基因的丰度影响较小.)研究了抗性基因沿土壤深度的变化，结果表明tetO、tetW、tetM、tetA丰度沿土壤深度在0~80 cm逐渐降低.)发现，饲料中添加*显著影响猪粪还田后土壤中sul抗性基因的变化，添加

磺胺处理组在第60 dsul1抗性基因丰度降低至10-3 copies/16S rRNA、而sul2升高至10-1 copies/16S rRNA，饲料未添加*处理组sul1和sul2均呈现降低趋势，丰度分别为10-6和10-5 copies/16S rRNA研究了施用猪粪的玉米根际土壤与非根际土壤微生物群落变化，结果表明根际土壤sul1和sul2抗性基因略低于非根际土壤，可能与根际环境*降解速度快有关，而sul基因常与质粒结合，根际土壤是质粒发生结合转移的热点区域.考察了土壤类型对抗

性基因的影响，发现壤土中sul2基因丰度高于砂土.)采用宏基因组文库研究了土壤中不可培养细菌携带的抗性基因，结果表明猪粪还田的土壤携带四环素类、*、氨基糖胺类、*类抗性基因.同未施用畜禽粪便的土壤相比，发现施用猪粪的土壤中大环内脂类抗性基因(ermA、ermB、ermF等)和质粒(IncQ、IncW)丰度有提高.发现携带多重抗性的质粒IncP-1ε在粪便施用后的土壤中扩散.

　　在畜禽养殖粪污还田利用时，不同种类抗性基因随时间的消减规律各不相同.指出施用猪粪后，土壤中抗性基因表现出先增加后降低趋势，但抗性基因相对丰度在1年的施肥间隔后无法回到本底值，尤其是sul1、ermB、strB、intI1、IncW repA在土壤中丰度较高.的研究发现，猪粪还田后sul1、sul2、ermF快速升高，随后ermF消减速度zui快，在施肥43~55 d后降至本底水平，而tetG、tetO、tetW在施肥土壤和控制土壤中无差异;并且作者指出粪便还田后1~2个月内土壤抗性基因丰度较高，应采取措施防止抗性基因进入水体或邻近土壤中.不同类型抗生素的抗性基因在土壤中恢复本底值的时间不同，例如，MLS抗性基因恢复到土壤本底值需要20 d，sul1需要2个月，而四环素类抗性菌株需要6个月.关于畜禽养殖废水对养殖场受纳水体的影响，发现猪场氧化塘下游河流中250 m仍可得四环素抗性基因tetM.研究了福建闽江流域E. coli的耐药性，畜禽养殖废水可能是该流域抗生素耐药率高的重要因素，河水分离的E. coli中41%携带一类整合子，整合子介导的抗性基因包括aadA1、drfA1、drfA27、arr3等.

　　有关土壤环境中重金属与抗生素抗性基因的研究较少.指出土壤中Cu含量(0~140 mg · kg-1DM)与tetM、tetW、ermB、ermF具有相关性，且blaOXA与Cu具有极显著相关性;Zn含量(0~38 mg · kg-1DM)与所测抗性基因的相关性不显著;因此畜禽养殖粪污在土壤环境中可能存在重金属与抗生素抗性基因的协同选择问题，需要进一步开展研究.

　　畜禽养殖废水浇灌蔬菜引起蔬菜携带抗性基因和耐药菌的研究非常少，然而该途径可能是畜禽养殖源抗性基因进入食物链的途径之一.对施用鸡粪种植的蔬菜内生菌进行了耐药性测试，发现芹菜、小白菜、黄瓜中*耐药菌的比例分别为16.9%~86.33%、21.76%~91.31%和0.21%~0.44%，蔬菜内生菌具有抗生素抗性的原因可能是耐药菌通过土壤进入植物，或者由于土壤中抗性基因被植物吸收，这需要进一步深入研究.的研究发现，施用猪粪的蔬菜表皮抗性基因的检出率较高，包括IncP oriV、sul2、tet(BT)、ermAF、qnrB、blaPSE和blaOXA20等抗性基因，并指出人类直接食用蔬菜是一种接触土壤耐药菌和抗性基因的途径.

　　6 结语与展望

　　尽管近年来畜禽养殖废水处理与利用过程抗性基因已开展了一定的研究，但现有研究较多采用现场调研方式，对抗性基因的转归机制和去除研究不足，缺乏畜禽养殖废水生物处理与农田利用全过程中抗性基因的系统性研究，难以提出抗性基因减控的有效策略.因此，本文提出如下研究展望：

　　1)已有研究大多针对畜禽养殖废水生物处理和农田利用过程中四环素类与磺胺类抗性基因的分布规律，但有关β内酰胺类、喹诺酮类抗性基因及其耐药菌的研究较为缺乏，而后者抗生素多用于人类疾病治疗，建议今后加强这方面的研究.

　　2)畜禽养殖废水抗性基因的消减机制尚不明确.现有畜禽养殖废水中抗性基因消减规律的研究不多，对抗性基因消减规律的解析不足.已有研究主要考察生物处理对抗性基因丰度消减的影响，较少关注功能菌群、工艺操作参数、环境参数与耐药菌群结构(抗性基因宿主细菌)的相互关系.

　　3)不同畜禽养殖废水和土壤类型、抗性基因类型对养殖废水农田利用抗性基因的传播规律不可一概而论，缺乏系统性的机制研究.需要从畜禽养殖废水生物处理和农田利用全过程对耐药菌、抗性基因转归和控制措施进行系统研究和综合评价.