CN111729926A - 介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法 - Google Patents

介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，将污染土壤与介质阻挡放电装置接触，去除土壤中的抗性菌抗性基因污染物，采用原位修复方法或者异位修复方法。本发明提供的介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，可以对土壤进行原位修复或者异位修复；不仅能高效去除抗性菌和抗性基因，而且能有效控制抗性基因的传播，具有放电均匀稳定、无二次污染、无选择性等优点。

Description

介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法。
背景技术
近年来，随着抗生素大量的应用于医疗行业、畜牧业和农业等行业，抗生素不断向环境中释放，使得耐药菌和抗生素抗性基因的多样性及丰度不断增加，甚至出现了抗多种抗生素的超级细菌，其对人类健康和环境存在着巨大威胁，而且抗生素抗性基因在环境中还有残留持久性、传播和扩散等特点，其危害比抗生素本身还要大，因此抗生素抗性基因的研究受到环境领域越来越多的关注。
抗生素主要通过污水灌溉、污泥用于填埋、畜禽粪便作为土壤肥料等方式进入土壤，抗生素进入土壤环境后仍然保持其生物活性，对土壤微生物产生选择性压力，引起土壤抗生素抗性基因污染，因而会造成生态风险和潜在的人类健康风险。
抗生素抗性基因的环境污染及其带来的潜在生态环境和人体健康风险已经成为目前研究的热点问题。土壤是耐药菌和抗生素抗性基因的重要储存库，是耐药菌和抗生素抗性基因传播的媒介，因此对于土壤中抗性基因的处理显得尤为重要。目前对于环境中抗生素抗性基因控制技术主要包括生物处理工艺、消毒工艺及高级氧化处理技术等。氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒工艺对抗生素抗性基因有一定的去除效果，但是只有在很高剂量时才对抗性基因产生显著的去除作用；同时，生物处理和消毒工艺都会增加抗性基因传播的风险。比如专利CN107649504B，公开一种修复治理土壤中抗性基因污染的方法，通过满江红植物修复长期使用畜禽粪肥以及污水灌溉的土壤，增加了土壤微生物多样性，促进了土壤中抗生素的降解，减少了土壤中有效态重金属含量。该方法的缺点有：1、满江红植物可能对当地的土壤、生物多样性产生不良影响。2、满江红植物也可能会生长过于疯狂，造成生物入侵。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，利用高级氧化处理技术不仅能高效去除抗性菌和抗性基因，而且能有效控制抗性基因的传播。主要是采用介质阻挡放电等离子体技术，在放电过程中可以产生具有强氧化性的活性物质和基团等，可以降解多种污染物，并且具有去除效率高、环境相容性好的特点。
具体的技术方案为：
介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，将污染土壤与介质阻挡放电装置接触，去除土壤中的抗性菌抗性基因污染物，采用原位修复方法或者异位修复方法。
其中，所述的原位修复的方法，将介质阻挡放电装置放置在土壤中，利用土壤作为接地电极。
所述的异位修复方法，将土壤放置在介质阻挡放电装置中进行处理。
等离子体技术作为一种新型的高级氧化技术，在放电过程中可以产生紫外线、冲击波等物理效应、产生具有强氧化性的活性物质和基团等，可以降解多种污染物，并且具有去除效率高、环境相容性好的特点，不仅能高效去除抗性菌和抗性基因，而且能有效控制抗性基因的传播，是一个发展与应用的重要方向。介质阻挡放电等离子体是等离子体的一种产生形式，具有放电均匀稳定、无二次污染、无选择性等优点。
与现有技术相比，本发明提供的方法，一方面由介质阻挡放电装置放电过程中直接产生的含氧物种和含氮物种，如氮自由基、羟基自由基和臭氧等，与抗性菌抗性基因发生化学反应，对抗性菌抗性基因进行消杀，达到去除抗性菌抗性基因的目的，另一方面由介质阻挡放电装置介质阻挡放电过程中产生的紫外光、强电场等多种物理效应可以直接灭活细菌，破坏其RNA或DNA结构，达到去除抗性菌抗性基因的目的，进而修复土壤。此方法不仅能高效去除抗性菌抗性基因，达到土壤修复的目的，而且具有能量密度高、经济性好、放电稳定、反应器简单等特点。
本发明提供的介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，可以对土壤进行原位修复或者异位修复；不仅能高效去除抗性菌和抗性基因，而且能有效控制抗性基因的传播，具有放电均匀稳定、降解效率高、能耗低等优点。
附图说明
图1为实施例1用于原位修复的示意图；
图2为实施例2用于异位修复的示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体技术方案。
实施例1
如图1所示，介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，将污染土壤与介质阻挡放电装置接触，去除土壤中的抗性菌抗性基因污染物，本实施例采用原位修复方法。
采用原位的介质阻挡放电装置；所述的原位介质阻挡放电装置设有高压接线端1和低压电极2；原位介质阻挡放电装置上还设有进气口3、出气口4和介质5。
原位修复的时候，首先将介质阻挡放电装置直接放入到需要修复治理的土壤中，然后由进气口3进气，接通高压接线端1，由原位介质阻挡放电装置进行介质阻挡放电产生一系列的物理、化学反应对土壤中抗性菌抗性基因进行处理，然后通过出气口4进行排气。
可以直接将原位介质阻挡放电装置接入到需要修复治理的土壤中，接通进气口3和高压接线端1后，一方面由原位介质阻挡放电装置进行介质阻挡放电产生的紫外光等物理效应可以直接灭活细胞，破坏其RNA或DNA结构，从而降低抗生素抗性基因的传播转移风险，另一方面由介质阻挡放电装置进行介质阻挡放电产生的强氧化性物质和还原性物质发生消杀反应后会破坏细胞的结构，杀灭抗性菌，加速土壤中生物和非生物的降解，从而达到修复土壤的目的。
实施例2
如图2所示，介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，将污染土壤与介质阻挡放电装置接触，去除土壤中的抗性菌抗性基因污染物，本实施例采用异位修复方法。
采用异位介质阻挡放电装置，设有高异位压接线端11和异位低压电极12；异位介质阻挡放电装置上还设有异位进气口13、异位出气口14和异位介质15。
所述的介质阻挡放电装置内还设有反应釜，待修复的土壤放置于反应釜内，该装置用于异位修复。
异位修复的时候，首先将待修复的土壤放入异位介质阻挡放电装置的反应釜中，然后由异位进气口13进气，接通异位高压接线端11，由异位介质阻挡放电装置进行介质阻挡放电产生一系列的物理、化学反应对土壤中抗性基因进行处理，然后通过异位出气口14进行排气。
需要修复治理的土壤放入到上述异位介质阻挡放电装置的反应釜中，打开气泵通过异位进气口13通气后，打开电源接通异位高压接线端11，一方面由异位介质阻挡放电装置介质阻挡放电过程中直接产生的强氧化性物质和还原性物质，与抗性菌抗性基因发生化学反应，对抗性基因进行破坏，达到去除抗生素抗性基因的目的，另一方面由异位介质阻挡放电装置介质阻挡放电过程中产生的紫外光、强电场等多种物理效应可以直接灭活细胞，破坏其RNA或DNA结构，达到去除抗生素抗性基因的目的，进而修复土壤。

Claims (3)

1.介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，其特征在于，将污染土壤与介质阻挡放电装置接触，去除土壤中的抗性菌抗性基因污染物，采用原位修复方法或者异位修复方法。
2.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，其特征在于，所述的原位修复的方法，将介质阻挡放电装置放置在土壤中，利用土壤作为接地电极。
3.根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体消杀土壤中抗性菌抗性基因的方法，其特征在于，所述的异位修复方法，将土壤放置在介质阻挡放电装置中进行处理。
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