【摘 要】
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抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)由于具有潜在危害性、持久性和易传播性被定义为一种新型污染物。河流及污水等天然水体中含有的ARGs会随水流进入供水系统,并通过饮用水中的少量微生物而不断扩散。因此,探寻供水管网中ARGs的分布及去除机理对控制ARGs污染及保证居民饮水安全具有重要指导意义。本研究采用生物膜反应器模拟供水管网,运行过程中向反应器内添加0.
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抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)由于具有潜在危害性、持久性和易传播性被定义为一种新型污染物。河流及污水等天然水体中含有的ARGs会随水流进入供水系统,并通过饮用水中的少量微生物而不断扩散。因此,探寻供水管网中ARGs的分布及去除机理对控制ARGs污染及保证居民饮水安全具有重要指导意义。本研究采用生物膜反应器模拟供水管网,运行过程中向反应器内添加0.5 mg/L左右的氯和氯胺并保持浓度稳定,反应器后各串联一台含有常见过滤工艺的净水器并每日正常使用,运行结束后取管网出水和生物膜进行60 m J/cm2低压紫外线消毒。采用高通量定量PCR和宏基因组测序等技术,解析并比较氯和氯胺管网水/终端紫外线消毒、氯和氯胺管网水/终端净水器中ARGs的扩散和控制规律的差异。研究结果如下:(1)管网反应器运行150天后,氯和氯胺管网出水ARGs总相对丰度分别为1.30×10-1和1.37×10-1,生物膜ARGs分别为2.45×100和2.77×10-1,结果表明供水管网中低剂量的氯或氯胺可有效降低水相和生物膜相中ARGs的相对丰度,且氯胺消毒对生物膜中的ARGs控制作用更显著。(2)氯和氯胺管网水经低压紫外线照射后,ARGs相对丰度分别为6.82×10-2和5.37×10-2;氯和氯胺管网生物膜中ARGs的相对丰度分别为2.01×100和1.94×10-1。结果表明,将紫外线消毒工艺设置在用水终端可以显著降低氯和氯胺管网水中的ARGs丰度,但对管网生物膜中的ARGs影响较小。(3)氯和氯胺管网水经终端净水器过滤后,氯消毒的出水细菌群落多样性降低,其中β-变形菌占比最大,为58.09%;而氯胺消毒的出水群落多样性升高,其中α-变形菌丰度最大,为48.77%。结果表明仅含有过滤工艺的终端净水器在净化管网水的同时也为细菌提供了理想的生长环境。氯和氯胺净水器出水中ARGs的相对丰度分别为5.24×10-2和2.97×10-2,主要抗性机制均为Antibiotic efflux类。(4)与管网水/终端紫外线消毒相比,管网水/终端净水器对高丰度的ARGs具有较强的削减作用,但对低丰度的ARGs去除效果不佳。网络分析结果表明,大量ARGs、MGEs和低丰度细菌间存在正相关性(P<0.05),而高丰度细菌仅与少量ARGs正相关(P<0.05),表明终端净水器后饮用水中的ARGs可在MGEs和细菌群落的共同作用下进行传播扩散。此外,91.76%的ARGs与毒力因子基因(virulence factor genes,VFGs)存在正相关(P<0.05),表明仅过滤净化后的饮用水中存在多种具有耐药性和致病性的细菌,对疾病感染以及抗生素治疗具有较大程度的影响。
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