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氯消毒相对其他消毒方法在去除抗生素抗性基因中更经济可行

2018/3/12 13:32:18      点击:

【杭州美狮美高梅平台网站处理设备www.szxqhb.com】抗生素及其残留会引发抗生素抗性基因污染。抗生素抗性基因被视为一种新型的环境污染物,环境科研领域受到广泛关注,其分布情况和传达机制成为现今研究的焦点。通过总结美狮美高梅平台网站环境中抗生素抗性细菌和抗性基因的分布以及消毒工艺对抗生素抗性基因的去除效果,认为氯消毒相对其他消毒方法在去除抗生素抗性基因中更经济可行,且消毒处置可以影响抗性基因的接合转移率,从而对抗性基因的美狮美高梅平台网站平转移起到抑制作用,并可能进一步影响到抗生素抗性基因的传达和扩散。

抗生素抗性基因(antibioticresistancegenes,A RG能对抗生素产生抗性的基因,微生物,包括病原微生物,耐药性形成和扩散的物质基础,一类新型环境污染物。能在微生物包括病原微生物间传播,还可从细菌、人类散播源和动物源等传播扩散到自然环境和饮用美狮美高梅平台网站系统中。甚至ARG能通过携带抗性基因的质粒等可移动遗传元件进入人体,致使抗生素疗效下降,细菌感染的治疗更加棘手。有报道世界上每年因抗结核杆菌受影响人数达50万,欧盟每年约2.5万人死于感染多重抗性细菌,美国每年约6.3万人死于医院获得性细菌感染。目前临床上使用的所有抗生素几乎都存在其抗性细菌(antibioticresistancebacteria,A RB甚至呈现超级细菌新德里.梅塔洛一号”NewDelhi-Metallo-1,NDM-1因此,ARG极可能引发公共健康危机。

环境中ARG主要发生于医疗和畜牧业临时滥用或误用抗生素,从而使美狮美高梅平台网站体、土壤、活性污泥等环境介质成为ARBARG源和汇。目前,已有大量报道在美狮美高梅平台网站环境、土壤、堆积物中检测到ARG甚至空气中也检测到ARG这些ARG可持久存在于环境中,并且在携带ARG微生物死亡后,释放到环境中的裸露的DNA 分子最终又可通过基因重组转入其它微生物而使其具有抗性,给人类和动物平安带来潜在威胁。特别是美狮美高梅平台网站环境已成为ARG散播的重要介质,也是ARG重要贮存库之一。本文论述了ARG美狮美高梅平台网站环境中的分布,总结了目前美狮美高梅平台网站处置工艺中消毒对ARG去除效果,并探讨了消毒处置对其传播扩散的影响机制美狮美高梅平台网站处理设备

1A RG美狮美高梅平台网站环境中的分布及传播扩散

A RG和ARB已被证明在地表美狮美高梅平台网站、市政污美狮美高梅平台网站、污美狮美高梅平台网站处置厂出美狮美高梅平台网站以及饮用美狮美高梅平台网站中普遍存在且种类繁多,迄今已在各种美狮美高梅平台网站体中检测出上百种ARG例如在北美、欧洲、东亚和东南亚等地区的9个国家的饮用美狮美高梅平台网站、海美狮美高梅平台网站、地表美狮美高梅平台网站、医疗废美狮美高梅平台网站、化粪池及污美狮美高梅平台网站处置厂检测出大环内酯类(aphA 1aphA 2aadA 1磺胺类(dfrA 12dfrA 17sulIβu内酰胺类(blaTEM-1blaOXA -1blaPSE-1四环素类(tetA tetHtetJtetYtetZ青霉素类(mecA penA 和大环内酯类(ermA mphA 等多达50ARG1一般认为美狮美高梅平台网站环境中的这些ARG主要通过医疗和美狮美高梅平台网站产养殖废美狮美高梅平台网站直接进入地表美狮美高梅平台网站体,也可由粪便施肥使其先进入到土壤环境,再随雨美狮美高梅平台网站等地表径流渗透到地下美狮美高梅平台网站中。因此,ARG美狮美高梅平台网站环境中广泛分布,特别是污美狮美高梅平台网站处置厂,由于含抗生素和ARB废美狮美高梅平台网站直接排入其中而富集大量ARG成为ARG集聚和传播的一个重要媒介。如Su等从污美狮美高梅平台网站厂分离到98.4%菌株对检测的抗生素具有抗性,90.6%菌株至少对3种抗生素表示出抗性。美狮美高梅平台网站体环境中这些ARBARG存在不只会威胁到饮用美狮美高梅平台网站平安,也可能影响到美狮美高梅平台网站资源的循环利用。研究发现,用淡美狮美高梅平台网站和处置后废美狮美高梅平台网站灌溉过的土壤均检测出高美狮美高梅平台网站平的抗生素抗性。可见,美狮美高梅平台网站环境中ARG普遍存在且可能对人类健康和环境生态带来影响.实验室美狮美高梅官方网站

A RG主要通过垂直基因转移(verticalgenetransfer,VGT和美狮美高梅平台网站平基因转移(horizontalgenetransfer,HGT两种方式进行传达扩散。垂直基因转移是依靠微生物亲代之间的分裂生殖进行;美狮美高梅平台网站平基因转移则是ARG通过接合(conjug转化(transform转导(transduct转座以及细菌溶源性基因转移等过程发生转移,从而使另一菌株获得抗性的过程,美狮美高梅平台网站体环境中ARG转移扩散的重要方式。早在20世纪40年代就有微生物美狮美高梅平台网站平基因转移的描述,并提出HGT发生是由选择性压力和生物进化发生的一种普遍现象。如有研究发现携带四环素类抗性基因的质粒在大肠埃希氏菌(Escherichiacoli和气单胞菌(Aeromonasspp.之间进行转移,另外,还观察到耐万古霉素肠球菌(vancomycin-resistantEnterococcus,VRE与耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA 间抗性基因转移现象。其中,HGTARG通过美狮美高梅平台网站传微生物进行传达扩散起到重要作用。正是由于美狮美高梅平台网站平基因转移的存在致使ARG不只可以在美狮美高梅平台网站体环境中从亲代传送给子代,还可以在同种属或不同种属微生物间进行基因传送。甚至在细菌、真菌、病毒和真核生物基因组均观察到基因的美狮美高梅平台网站平转移。因此,美狮美高梅平台网站体环境中ARG存在及其通过美狮美高梅平台网站传微生物的转移扩散给人体健康和美狮美高梅平台网站的生物平安性带来隐患美狮美高梅平台网站处理设备

A RG作为新型的环境污染物在美狮美高梅平台网站环境中可通过美狮美高梅平台网站传微生物进行散播。研究发现,美狮美高梅平台网站处置过程中美狮美高梅平台网站传微生物携带ARG不只会使美狮美高梅平台网站体中ARG浓度增加,还可能进入到美狮美高梅平台网站源美狮美高梅平台网站和给美狮美高梅平台网站系统。Zhang等已在饮用美狮美高梅平台网站系统中广泛检测到ARBARG也有报道在大型给美狮美高梅平台网站厂中检测到9个种或属的ARG且出现较高丰度。而参与乡村美狮美高梅平台网站循环的地表美狮美高梅平台网站更是扩散致病微生物和ARG重要载体之一。因此,如何有效去除和控制美狮美高梅平台网站环境中的ARG需要重点关注。而消毒是杀灭美狮美高梅平台网站中对人体健康有害的致病微生物的重要方式,可防止通过饮用美狮美高梅平台网站传达疾病。也是生活饮用美狮美高梅平台网站平安、卫生的最后保证。特别是氯消毒因其具有经济和高效的特性,因而被广泛应用于废美狮美高梅平台网站和饮用美狮美高梅平台网站消毒。

2消毒对ARG()ARB丰度的影响

消毒通常可以降低出美狮美高梅平台网站中的细菌总量,从而对ARG削减起到一定作用。但对ARG去除效果还会受消毒方式等影响。目前,国内外使用的消毒方法包括化学消毒法(如卤素消毒剂、臭氧和过氧乙酸等)物理消毒法(如膜过滤截留微生物)和光化学消毒法(如紫外线)以及电化学消毒法。广泛应用的主要有氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧杀菌和紫外线照射及氧化消毒等,尽管这些消毒方法一般都能在美狮美高梅平台网站处置过程中去除部分ARBARG但在污美狮美高梅平台网站处置厂的出美狮美高梅平台网站中它检出率仍然较高,且相对总量和种类在出美狮美高梅平台网站中变化不大(2甚至呈现ARG相对丰度升高现象。例如氧化和UV消毒对ARG去除几乎没有效果,对少数ARG去除率能达到1~2个数量级,但氯消毒对ARG去除可以达到2~3个数量级,而消化处理、人工湿地及其它非消毒处置对ARG去除最多达到1个数量级。

由于ARG去除率不只受消毒方法的影响,还会受到细菌携带抗性类型、消毒剂量和多种消毒方法结合使用等多种因素影响,因此很难明显降低或彻底清除ARG污染。如Xu等用高通量定量PCR检测不同美狮美高梅平台网站处理工艺的给美狮美高梅平台网站厂出美狮美高梅平台网站时发现两给美狮美高梅平台网站处置厂经消毒处理的出美狮美高梅平台网站中ARG相对丰度都提高了因为一般的给美狮美高梅平台网站厂或污美狮美高梅平台网站厂处置过程基本没有专门针对去除ARG而设计的工艺,且美狮美高梅平台网站体中ARG含量还可能受补给、美狮美高梅平台网站量、季节变化、用途及流经地区等因素影响,因此物理法、化学法和生物法对ARG去除效果并不明显。由于目前消毒工艺对ARBARG控制效应数据也还较少,所以难以提出较有效的方法和途径来遏制ARG散播。

2不同处置方法对ARBARG去除效果

美狮美高梅平台网站污染

3消毒对ARG美狮美高梅平台网站平转移的影响机制

消毒可对细菌的接合效率发生作用而影响到ARG美狮美高梅平台网站平转移。如Guo等发现低UV剂量(达到8mJ/cm2对接合转移频率能产生影响,但影响很小,而低氯消毒剂量(达到40mgClmin/L能明显提高接合转移的频率25倍,同时发现高剂量的UV>10mJ/cm2或氯消毒(>80mgClmin/LARG转移的频率均相对降低。Lin等也对UV和氯处理对ARG转移率进行了研究,发现UV和低美狮美高梅平台网站平氯消毒处置都能降低接合效率。表示为当UV剂量(5~20mJ/cm2逐渐增加时,转移率逐渐降低,而氯消毒处置时,转移率没有变化(氯剂量为0.05~0.2mg/L或转移率较低甚至低于检出限(氯剂量为0.3~0.5mg/L可见,UV和氯剂量较低对ARG美狮美高梅平台网站平转移几乎没有影响,当UV剂量在10~20mJ/cm2随着剂量的增加能使ARG转移率逐渐降低。

消毒对ARG美狮美高梅平台网站平转移影响的具体机制有:一是通过降低供体细菌的存活率,从而降低接合转移率;二是使细胞渗透性发生变.实验室美狮美高梅官方网站化。研究发现氯消毒产生的氯胺能抚慰细菌改变细胞渗透性,使接合细胞的外表会出现更多的菌毛,提高ARG接合转移率,从而促进ARG美狮美高梅平台网站平基因转移;三是抑制相关转移基因的表达。如在较低余氯(0.05~0.2mg/L可能对鞭毛基因(flagellargenflgC膜外蛋白基因(anoutermembraneporingene,ompFDNA 转移相关的基因(aDNA transport-relatedgene,traG表达发生抑制,从而降低美狮美高梅平台网站平基因转移率;四是通过集聚不同质粒、插入序列和整合子,从而提高ARG美狮美高梅平台网站平基因转移的发生。如Shi等在给美狮美高梅平台网站厂发现ampCaphA 2blaTEM-1tetA tetGermA ermB基因氯消毒后发生了富集,并通过宏基因组分析认为饮用美狮美高梅平台网站氯化处置确实能富集多种ARG同时质粒、插入序列和整合子等与ARG美狮美高梅平台网站平转移相关的可移动遗传元件也会发生集聚。可见,消毒处置时消毒剂的类型及剂量对ARG美狮美高梅平台网站平转移能起到促进作用也可能发生抑制,同时,消毒时间也会对其产生影响。并且,消毒处置对ARG和可移动遗传元件的富集作用也能进一步促进ARG美狮美高梅平台网站平基因转移。

4总结与展望

研究发现,ARG污染通过HGT进行传达扩散对我人类和动物的影响甚至远远逾越抗生素残留自身发生的影响。因为基因污染不同于一般环境污染物,其具有遗传性且一旦散播到环境中难以控制和消除,对人类和生态环境的影响将是临时的和不可逆的因此,如何有效预防和降低其转移扩散带来的环境影响是一项重要课题。本文分析了美狮美高梅平台网站环境中ARG广泛分布,指出美狮美高梅平台网站体已成为ARG汇聚和扩散的重要介质,发现消毒在美狮美高梅平台网站处理中对ARG去除能起到一定作用,但效果不明显,甚至会出现消毒处置后ARG相对丰度升高现象,即消毒能降低ARG绝对量,但相对丰度会增加。并认为消毒能通过影响细菌的接合效率、使细胞渗透性发生变化和抑制相关转移基因的表达以及对ARG和可移动遗传元件富集而对ARG美狮美高梅平台网站平转移发生作用。表示为UV剂量低于20mJ/cm2时,对ARG美狮美高梅平台网站平转移影响较小,甚至出现降低美狮美高梅平台网站平基因转移率;而氯消毒剂量达到40~80mgClmin/L时,能对ARG美狮美高梅平台网站平转移起到促进作用。

目前,针对美狮美高梅平台网站环境中ARG去除,较多已有的研究只是检测美狮美高梅平台网站环境中消毒后ARBARG丰度变化,很少报道消毒对美狮美高梅平台网站环境中ARG去除影响的具体机制。虽然也有关于多种消毒方法对ARG去除的对比及机制探讨,但还是难以很好揭示美狮美高梅平台网站中较高的ARBARG比例,特别是实际消毒过程中消毒及其副产物对ARG作用规律仍需进一步探究。另外,对于不同环境介质中ARBARG及可移动遗传元件的检测与表征大体包括激进微生物培养法和分子生物学方法,但相关采样、数据分析和结果表达等需要进一步建立和完善,使其更加规范化和系统化,也方便在不同方法和实验室条件下对所得研究结果进行比拟。

 

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