CN114951254B - 一种用于阻控土壤中微塑料-耐药基因共迁移的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于阻控土壤中微塑料‑耐药基因共迁移的方法，所述方法是在土壤中加入处理液对土壤进行处理，所述处理液由NaNO3溶液和高岭石悬浮液组成。本发明采用由NaNO3溶液和高岭石悬浮液组成的处理液对土壤进行处理，改变MPs对ARGs的吸附能力以及MP‑ARG悬浮液的稳定性，进而高效协同阻控土壤中的MP‑ARG的共迁移行为，从而大幅降低MP‑ARG共迁移所引起的环境危害和健康风险。
Description
技术领域
本发明涉及微塑料迁移领域，具体涉及一种用于阻控土壤中微塑料-耐药基因共迁移的方法。
背景技术
当前，对ARGs在土壤中的丰度和种类变化的研究较为深入，而对ARGs在土壤中传播扩散行为机理的研究尚处于起步阶段；另有一些关于MPs通过淡水环境在陆地和海洋之间双向迁移的报道，但国内外缺失对MP-ARG共迁移的研究，而这些研究可为MP-ARG复合污染的阻控策略提供科学依据。MPs上微生物富集，有利于ARGs在微生物间传播，且MPs作为传播载体会携带ARGs在土壤中自由运动，促进ARGs传播。因此，如何有效防治土壤中的MP-ARG污染，尽快地把MP-ARG共迁移行为的危害降到最低程度，无疑为公众和科学界十分紧迫的共同任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于阻控土壤中微塑料-耐药基因共迁移的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
在土壤中加入处理液对土壤进行处理，所述处理液由NaNO3溶液和高岭石悬浮液组成。
所述处理液中，NaNO3的终浓度为0.45-0.55mM，高岭石悬浮液的终浓度为9.5-10.5g/L。
进一步地，所述处理液中，NaNO3的终浓度为0.5mM，高岭石悬浮液的终浓度为10g/L。
本发明的有益效果在于：MPs颗粒的小尺寸效应及其较大的比表面积对污染物产生强烈吸附，进而促进污染物在环境介质中迁移。而离子强度可以抑制纳米材料和重金属在土壤中的共迁移。此外，纳米材料在环境中的移动能力与其悬浮稳定性正相关。而研究显示高岭石能降低纳米材料的稳定性，随着离子强度的升高，这种作用越强烈。鉴于此，本发明提出采用离子强度和高岭石协同阻控土壤中MP-ARG共迁移行为的方法，采用由NaNO3溶液和高岭石悬浮液组成的处理液对土壤进行处理，改变MPs对ARGs的吸附能力以及MP-ARG悬浮液的稳定性，进而高效协同阻控土壤中的MP-ARG的共迁移行为，从而大幅降低MP-ARG共迁移所引起的环境危害和健康风险。
具体实施方式
为了使本发明中的技术细节和方案表达的更加清晰，下面结合实施例作进一步的说明。
实施例1
试验用ARGs溶液(含八大类ARGs)的制备：
采用平板培养法分离污水中的不同抗生素耐药细菌，各自接种到完全培养液，分别得到八大类型抗生素的耐药菌的完全培养液，与目前主要ARGs种类对应。将所有完全培养液摇匀，各取一定体积添加到盛有无菌水的三角瓶中混匀，得到含八大类型抗生素的耐药菌的溶液，作为试验用ARGs溶液。
选择12块多年荒田作为监测样地，将样地分为4组，采用4种不同的处理液分别进行处理，具体如下：
制备高密度聚乙烯微塑料颗粒(HDPE-MPs)作为微塑料颗粒代表，通过ARGs在MPs上的吸附实验，制备MP-ARG悬浮液，具体是在离心管中加入MPs悬浮液和ARGs溶液，在25℃和100rpm下振荡，得到MP-ARG悬浮液，然后按照以下方法制备4组处理液：
LS组(离子强度处理组)：MP-ARG悬浮液中加入0.5mM的NaNO3；
GS组(高岭石处理组)：MP-ARG悬浮液中加入10g/L的高岭石悬浮液；
LGS组(离子强度/高岭石协同处理组)：MP-ARG悬浮液中加入10g/L的高岭石悬浮液以及0.5mM的NaNO3；
对照组：MP-ARG悬浮液中不加入任何物质。
(1)各组处理液在25℃和100rpm下振荡24h，15000g离心30min，将上清液过0.22μm滤膜，测定平衡水相中的ARGs浓度，用差减法计算ARGs的吸附量；实验平行两次，平衡浓度和吸附量取平均值。
(2)将4种处理液分别添加到4组样地土壤中进行处理(采用喷雾器，在相同的时间内将相同体积的处理液均匀喷洒在土壤表面)，各组样地均设三个平行。最后，在处理1d、2d、3d后分别从各组样地的30cm深处采集土壤样品，采用灭菌镊子分离收集土壤样品中的微塑料颗粒。
1.MPs和ARGs的测定
利用金相显微镜观察MPs外观形貌，使用Nano Measuer 1.2软件计数。采用E.Z.N.A.Soil DNA Kit提取微塑料上的微生物总DNA。运用SmartChip Real-time PCRSystems高通量荧光定量反应平台测定微塑料上的ARGs的相对丰度和多样性，委托上海启因生物科技有限公司完成。ARGs引物参照Zhu等(2013)的有效引物组。检测涵盖不同类型抗生素的耐药基因(含ARGs的主要种类)和16SrRNA基因。基因相对拷贝数的计算公式：C＝10(31－Ct)/(10/3)，C为基因相对拷贝数。
2.监测结果
共检测出52种ARGs(表1)，分别属于目前主要的8大类型ARGs。监测结果表明，三种不同处理条件下的试验组(离子强度处理组、高岭石处理组、离子强度/高岭石协同处理组)都可以对农田土壤中的MP-ARG共迁移行为产生明显的阻控效果。与对照组比较，离子强度处理组对土壤中MPs颗粒和ARGs丰度的迁移阻控率分别达到17.4％～24.2％和35.8％～69.3％，高岭石处理组对土壤中MPs颗粒和ARGs丰度的迁移阻控率分别达到24.7％～42.4％和48.5％～74.8％，离子强度/高岭石协同处理组对土壤中MP-ARG共迁移行为产生的协同阻控效果最为显著，该组对土壤中MPs颗粒和ARGs丰度的迁移阻控率分别达到了40.1％～60.5％和84.0％～87.2％。
表1不同处理条件对土壤中MP-ARG共迁移的阻控效果
注：LS为离子强度处理组，GS为高岭石处理组，LGS为离子强度/高岭石协同处理组，CK＝对照组；样品的序号1、2、3分别代表处理1d、2d、3d后的采样。
Claims (2)
1.一种用于阻控土壤中微塑料-耐药基因共迁移的方法，其特征在于，将NaNO3溶液和高岭石悬浮液混合得到处理液，将所述处理液在25℃、100rpm条件下振荡24h后，采用喷雾器均匀喷洒到待处理土壤表面；
所述处理液中，NaNO3的终浓度为0.45-0.55mM，高岭石悬浮液的终浓度为9.5-10.5g/L。
2.根据权利要求1所述的一种用于阻控土壤中微塑料-耐药基因共迁移的方法，其特征在于，所述处理液中，NaNO3的终浓度为0.5mM，高岭石悬浮液的终浓度为10g/L。
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