CN103159357A - 一种消除水体中抗生素抗性基因污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种消除水体中抗生素抗性基因污染的方法，属于水处理技术领域，本发明要解决抗生素抗性基因污染水体这一问题。本方法通过混凝沉淀-紫外线辐射法，首先去除水体中的悬浮颗粒物含量，使后续处理中紫外线可以具有更远的投射距离；其后使用紫外线辐射的方式，一方面产生羟基自由基等强氧化性物质，与组成抗生素抗性基因的化学物质发生反应，使其化学本质发生变化从而导致包含于抗生素抗性基因中的遗传信息无法传递；另一方面，通过紫外线的物理辐射作用，破坏抗生素抗性基因的分子结构，使其断裂为游离的碱基片段，丧失其所包含的遗传信息的完整性，从而达到消除抗生素抗性基因污染这一目的。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，尤其涉及一种去除水体中抗生素抗性基因的方法。
背景技术
近年来, 我国在医药、畜牧和水产养殖业中大量使用了抗生素。抗生素的滥用导致动物体内的微生物群落系统对不同种类的抗生素产生抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes ,ARGs),当这些微生物通过牲畜粪便、牲畜尸体等途径进入环境中后，其所携带的抗生素抗性基因极易在环境中细菌间的传播扩散，有可能产生能耐受多种抗生素的“超级细菌”。目前, 抗生素抗性基因作为一类新型的环境污染物, 其生态风险可能远大于抗生素本身所产生的环境危害。抗生素抗性基因已被世界卫生组织（WHO）列为21世纪威胁人类健康的重大挑战之一，并在世界范围内对控制抗生素抗性基因传播进行战略部署。
紫外线是电磁波谱中波长从0.01—0.40微米（可见光紫端到X射线间）辐射的总称，是位于日光高能区的不可见光线，不能引起人们的视觉。早在17世纪，人类就发现太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于20世纪60年代中叶，并于70年代到80年代初对紫外线消毒在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究，这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用的加氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒，而且发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷(THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法。加拿大安大略省水资源委员会于1965年和1969年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估。其他加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作。这些研究结果表明，紫外线污水消毒技术可行，可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果。对受纳水体中生物无毒副作用，不产生消毒副产物。以上研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。
鉴于传统的污水处理工艺不仅难以去除抗生素抗性基因，污水处理厂出水还被认为是地表水、地下水及土壤中抗生素抗性基因的重要来源。因此，使用新型的处理工艺去除水体中的抗生素抗性基因，是确保水质安全、环境安全和生态安全的重要环节。
发明内容
1.本发明是要解决抗生素抗性基因污染水体这一问题，而提供一种去除水体中抗生素抗性基因的方法。
2.本发明一种去除水体中抗生素抗性基因的方法，通过以下步骤实现：
（一）、将含有抗生素抗性基因的水体排入混凝沉淀池，使用混凝剂对其进行混凝沉淀处理，混凝剂与水体的投配比为1克/吨~1000克/吨。对于浊度低于20NTU的水体，可不经此步骤直接进入下一步骤；
（二）、将从沉淀池排出的污水，导入到滤池中，以进一步去除其中所含的悬浮性固体（suspended solids）；
（三）、将滤池中的出水引入到安装有紫外灯的紫外线水处理装置中，使用紫外辐射对污水进行处理，紫外辐射的波长范围为10nm~400nm，紫外辐射作用时间为0.5min~60min。
3.本发明的有益效果：
（一）、水体中的抗生素抗性基因在紫外辐射的作用下，一方面吸收紫外辐射的光子能量，导致维持抗生素抗性基因分子结构的核酸链断裂，使其中包含的遗传信息完整性受到破坏，无法表达；另一方面，紫外辐射诱导产生具有强氧化性的羟基自由基，与构成基因的化学物质如碱基、五碳糖、磷酸分子等物质发生反应，生成不具有传递遗传信息能力的物质。最终结果是抗生素抗性基因分子的结构完整性受到破坏，构成抗生素抗性基因的分子的化学本质发生变化，导致其中储存的遗传信息无法表达，从而达到消除抗生素抗性基因污染这一目的；
(二)、紫外线辐射处理方法具有设备简单、技术成熟、处理效率高、能耗低的优势，无需额外向水体中添加药剂，使抗生素抗性基因的处理工艺得到有效简化，处置成本降低；
(三)、整个工艺流程简单，易于实现，而且自动化程度高，便于工业化应用。
具体实施方式
实施例1：
一种去除水体中抗生素抗性基因的方法是按下列步骤进行的：一、从厦门市某猪场废水中取水样10L，通过PCR扩增，检出以下九种抗生素抗性基因：整合子基因int1，磺胺类抗性基因sul1、sul2、sulA，四环素类抗性基因tetA、tetB、tetE、tetM、tetH；向该水样中首先加入混凝剂聚合氯化铝20mg/L,沉淀30min，使其浊度低于20NTU；二、将其通过砂滤池进行过滤，以进一步去除其中所含的悬浮性固体；三、将步骤二中得到的出水，导入到安装有紫外灯的紫外线水处理装置中，使用紫外辐射对污水进行处理，紫外辐射的波长范围为256nm，紫外辐射作用时间为30min；四、对步骤二中得到的出水水样进行PCR扩增，检测其中抗生素抗性基因的浓度，结果如下表所示：
出水中整合子基因(int1)、磺胺类抗性基因（sul1、sul2、sulA）、四环素类抗性基因（tetA、tetB、tetE、tetM、tetH）浓度如下表：
Claims (3)
1.一种去除水体中抗生素抗性基因的方法，其特征在于通过混凝沉淀-紫外线辐射法处理受污染水体，达到消除水体中抗生素抗性基因污染的目的。
2.一种去除水体中抗生素抗性基因的方法，其特征在于通过以下具体步骤实现：
（一）、将含有抗生素抗性基因的水体排入混凝沉淀池，使用混凝剂对其进行混凝沉淀处理，混凝剂与水体的投配比为1克/吨~1000克/吨，对于浊度低于20NTU的水体，可不经此步骤直接进入下一步骤；
（二）、将从沉淀池排出的污水，导入到砂滤池中，以进一步去除其中所含的悬浮性固体（suspended solids）；
（三）、将砂滤池中的出水引入到安装有紫外灯的紫外线水处理装置中，使用紫外辐射对污水进行处理，紫外辐射的波长范围为10nm~400nm，紫外辐射作用时间为0.5min~60min。
3.如权利要求1所述的一种去除水体中抗生素抗性基因的方法，其特征在于步骤一中所述的混凝剂包括下列物质：硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、高岭土、聚合氯化铝、聚合硫酸铁。
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