曾 萍,劉詩月,張俊珂,宋永會*,劉瑞霞,劉 洋(.中國環(huán)境科學(xué)研究院,城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地,北京 000；.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院,北京 0008；.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 0008；.阿爾伯特大學(xué)土木與環(huán)境工程系,加拿大 7-6)

芬頓法深度處理生物處理排水中的四環(huán)素抗性基因

曾 萍1,劉詩月2,張俊珂3,宋永會1*,劉瑞霞1,劉 洋4(1.中國環(huán)境科學(xué)研究院,城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地,北京 100012；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100083；3.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083；4.阿爾伯特大學(xué)土木與環(huán)境工程系,加拿大 7-263)

以四環(huán)素抗性基因tet(L)、tet(E)為研究對象,考察了芬頓氧化技術(shù)對四環(huán)素抗性基因廢水深度處理的效果.采用定量PCR與DGGE技術(shù)檢測了芬頓法處理前后生物處理排水中的四環(huán)素抗性基因的豐度與廢水中菌群豐度的變化.結(jié)果顯示,在最佳反應(yīng)條件:反應(yīng)時間10min, pH值為5, [H2O2]/[ Fe2+](物質(zhì)量的比)=8且H2O2的濃度達(dá)到0.2mol/L時, 16SrRNA及四環(huán)素抗性基因(tet genes)的去除效果最好.同時分析芬頓氧化前后的DGGE圖譜可知,細(xì)菌菌群間的豐度有了明顯的變化.相關(guān)性分析可知,各目標(biāo)基因與單因素間、各目標(biāo)基因之間,各樣品中目標(biāo)基因含量的變化與DGGE條帶變化之間都沒有明顯相關(guān)性.結(jié)果表明,芬頓試劑可能不僅僅是通過削減單位水體中抗性菌的濃度來降低抗性基因濃度,還通過其他的方式來去除單位水體中的抗性基因的濃度,這還有待進(jìn)一步研究證明.

四環(huán)素抗性基因；芬頓氧化；定量PCR；凝膠電泳；相關(guān)性分析

近年來,由于抗生素濫用而導(dǎo)致的大量耐藥性致病菌和抗性基因(antibiotic resistance genes, ARG)的出現(xiàn)已對環(huán)境產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)挠绊?自Pruden[1]在 2006年首次將抗生素抗性基因作為環(huán)境中的新型污染物提出,國際上對 ARG在環(huán)境研究領(lǐng)域受關(guān)注的程度日益增加.作為目前使用最廣泛、用量最大的抗生素種類之一的四環(huán)素類抗生素,由其導(dǎo)致的ARB和ARG所產(chǎn)生的環(huán)境影響尤其受到人們的重視.目前,人們已在許多環(huán)境中分離得到多種ARB與ARG[2-3].如Pruden等[1]、Pei等[4]在美國北科羅拉多河和Cache La Poudre 河水及底泥中均檢測出四環(huán)素抗性菌(tet ARB)與四環(huán)素抗性基因(tet genes).在我國,太湖和長江南京段檢測到了整合子intI 1、2種tet genes(tet(A)和 tet(C))[5],北京溫榆河流域耐藥大腸桿菌對四環(huán)素的耐藥率為 5%～25%[6],珠江水域、海河流域、黃浦江、北江河等自然水體中也檢測出了tet genes[5,7-9].而作為ARG聚集地的醫(yī)院、養(yǎng)殖場和污水處理廠,其ARG的豐度更高,對人類健康的威脅也更加嚴(yán)重[10-17].劉苗苗等[18]研究發(fā)現(xiàn),制藥廢水與城市污水排放口水樣中的總 ARB比例比排放口上游增加了 10～1000倍.吳楠等[19]對北京市的一家養(yǎng)豬廠進(jìn)行了研究,檢測到了5種抗性基因(tet(B/P)、tet(M)、tet(O)、tet(T)、tet(W)),并在一定程度上說明了 ARG橫向轉(zhuǎn)移機(jī)制的存在.代敏等[20]對豬源沙門氏菌的四環(huán)素抗藥性進(jìn)行了檢測,發(fā)現(xiàn)其耐藥率達(dá)到100%,而tet(C)的檢出率也達(dá)到75%.

已有的研究表明,污水處理廠中 ARG的分布與ARG種類及抗生素濃度有關(guān),ARG的去除效果與工藝也有很大關(guān)系,甚至受處理系統(tǒng)參數(shù)的影響.Kim等[21]認(rèn)為活性污泥本身對 ARB與 ARG去除的效果不明顯[21].Munir等[22]認(rèn)為膜生物反應(yīng)器(membrane bio-reactor, MBR)工藝比傳統(tǒng)活性污泥工藝具有顯著的 ARB與ARG的去除效果.Xia等[23]的研究結(jié)果表明,降低污泥停留時間(sludge retention time, SRT)可促使缺氧/好氧-MBR系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌總數(shù)明顯下降,但ARG比例增加,而固定化缺氧/好氧-MBR系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌總數(shù)與 ARG 量受水力停留時間(hydraulic retention time, HRT)影響較小.甚至還有一些研究表明[16,24-25],在污水處理過程中細(xì)菌通過自身基因突變和可動的遺傳因子的水平轉(zhuǎn)移獲得耐藥性,并在處理設(shè)施中逐漸積累耐藥性,使得ARG的豐度增加了.所以,目前污水處理工藝對ARB和ARG的去除效果還沒有一致的定論.

在傳統(tǒng)的污水處理工藝的基礎(chǔ)上,一些研究者對tet genes進(jìn)行了深度處理,但研究結(jié)果不足以支持統(tǒng)一的結(jié)論.如采用垂直流人工濕地對豬場養(yǎng)殖廢水中抗性基因有明顯的處理效果[26];污泥的深度脫水后抗性基因的去除率均達(dá)到 80%以上[27];混凝劑對污水中tet(G)和tet(X)都有比較明顯的去除效果[28];采用次氯酸鈉消毒可以顯著降低出水中的抗性基因[3].而有的研究者發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉和 UV 消毒工藝對去除出水中的抗性基因沒有顯著作用[22,29];加堿處理對污泥中的抗性基因沒有去除效果[30].

目前已有研究采用各種方法來處理 tet genes,但處理效果眾說紛紜,沒有得出一致的結(jié)論.作為高級氧化技術(shù)的芬頓法,一方面可以通過H2O2和Fe2+相互作用產(chǎn)生羥基自由基,氧化處理難降解廢水或一般氧化劑處理效果不明顯的廢水,另一方面又可以形成氫氧化鐵聚合物產(chǎn)生良好的絮凝效果.在氧化過程結(jié)束后,形成的膠體在絮凝沉降的同時會吸附水樣中存在的微生物碎片以及胞外存在的ARG,很好的將ARG從水相中去除.但是現(xiàn)階段,對芬頓法處理tet genes的研究還不充分.Cengiz 等[31]雖然較早的使用了芬頓試劑來處理畜牧場廢水中的 tet(M),但研究僅限于對處理后凝膠中 tet(M)條帶亮度的變化的分析,而缺乏對ARG去除的定量分析.本文選取了tet(L)、tet(E)為目標(biāo)物,使用實(shí)時熒光定量PCR技術(shù)為研究手段,初步研究了芬頓法對 tet genes的處理效果,同時用變性梯度凝膠電泳(DGGE)表征了時間、pH及H2O2、FeSO4投加量的不同對四環(huán)素抗性基因廢水中群落的影響以及各單因素與16SrRNA、tet(L)、tet(E)、群落變化的相關(guān)性.

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

本研究所用樣品采自實(shí)驗(yàn)室 SBR反應(yīng)器.反應(yīng)器流程如圖所示.反應(yīng)器每4h進(jìn)行1次排水和進(jìn)水.樣品在每次采樣當(dāng)天 06:00到 10:00循環(huán)的排水期前半個小時內(nèi)采集.反應(yīng)器出水使用滅菌玻璃瓶采集,采集后保存在 4℃冰箱里待用.水樣初始水質(zhì)條件和初始基因定量結(jié)果如表1所示.

圖1 SBR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行流程Fig.1 Structure and process chart of SBR

表1 初始原水水質(zhì)和目的基因含量Table 1 qualities and target genes of raw water

1.2 芬頓試驗(yàn)方法

芬頓試驗(yàn)選擇時間、pH值、H2O2用量、FeSO4.7H2O用量為變量,考察不同條件下抗性基因的變化.室溫下,取400ml樣品于1L滅菌燒杯中,用98%的濃硫酸調(diào)節(jié)pH值為設(shè)定初始值,加入一定量的H2O2(30%)和FeSO4.7H2O,在磁力攪拌下反應(yīng)一定時間,然后用 5mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH為11,靜置2h后,上清液pH值降至8.2～8.5.然后取上清液定容到250ml,過0.22um玻璃纖維濾膜(millipore, USA),從濾膜上提取DNA.

1.3 四環(huán)素抗性基因檢測和定量研究

1.3.1 樣品 DNA提取及目標(biāo)基因檢測 樣品DNA 根據(jù) E.Z.N.A?. Water DNA Kit(omega bio-tek,USA)試劑盒中的說明提取.使用微量紫外分光光度計(jì)( Nanodrop 2000, Nanodrop,USA)檢測提取的 DNA含量及純度,A260/280值在1.8～2.0之間,表明用試劑盒提取的DNA可以用于后續(xù)試驗(yàn).

1.3.2 目標(biāo)基因檢測 選擇細(xì)菌 16SrRNA、tet(L)和 tet(E)作為目標(biāo)基因.目標(biāo)基因的檢測采用普通聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)方式,在 PCR擴(kuò)增儀(6325AG,Eppendorf,USA)中進(jìn)行.25μL反應(yīng)體系包括 12.5μL 的 Gotaq Green Master Mix 2X(promega, USA),濃度為 10μmol/L的引物各1μL,2μLDNA樣品和一定量的滅菌超純水.引物序列見表2.,其中細(xì)菌16SrRNA引物采用V3區(qū)通用引物F357/R518.

普通 PCR反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性 7min, 95℃ 30s,退火30s(退火溫度見表1.),72℃ 1min, 40個循環(huán),最后72℃延伸5min.普通PCR反應(yīng)完后,用 2%的瓊脂糖凝膠電泳試驗(yàn)來檢測目標(biāo)基因,Marker為 50bp DNA step ladder (promega, USA).

表2 引物序列、退火溫度及產(chǎn)物長度[32]Table 2 primer sequence for 16SrRNA, tet(L), tet(E)

1.3.3 實(shí)時熒光定量PCR試驗(yàn) 實(shí)時熒光定量PCR(Light Cycler 480Software Setup, Roche, Applied Science, Switzerland)的反應(yīng)體系為20μL,其中包括10ulSybr Green qPCR Master Mix(SG Fast qPCR Master Mix(2X),BBI),上下引物(10μM)各0.4μL,ddH20 7.2μL,2μL DNA模板.定量PCR程序?yàn)?95℃ 3min,40個循環(huán)(95℃ 15s,退火20s,72℃ 30s),采用運(yùn)行程序自帶的溶解曲線過程.兩種目標(biāo)基因的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示.

圖2 抗性基因的標(biāo)準(zhǔn)曲線(a) tet(L),(b) tet(E)Fig.2 Standard curves of antibiotic resistance gens (a) tet(L),(b) tet(E)

1.4 變性梯度凝膠電泳(DGGE)及相似性分析

以芬頓試劑處理后DNA及原始水樣DNA為模板,利用細(xì)菌通用引物 F357-GC/R518(引物序列見表 2)在 16SrDNA保守基因片段經(jīng) PCR擴(kuò)增,取PCR純化后的產(chǎn)物進(jìn)行DGGE.凝膠變性梯度為 40%～60%,丙烯酰胺凝膠濃度為 8%, 100%變性劑由7mol/L尿素、40%甲叉雙丙烯酰胺、去離子甲酰胺和TAE配制.樣品量為50 μL.樣品編號及相應(yīng)處理?xiàng)l件如表 3所示.其運(yùn)行條件為:1X TAE電泳緩沖液,電壓65V,60℃下運(yùn)行16h.電泳完畢后用SYBR Gold(1×TAE, 1:10000) (Life Technology, Invitrogen, USA)染色45min,然后用去離子水漂洗.染色后的凝膠通過 D-Code凝膠成像系統(tǒng)(Bio-Rad,USA)拍照.使用Quantity One軟件對圖譜進(jìn)行分析,按照UPGMA算法計(jì)算相似性系數(shù)(也叫戴斯系數(shù) CS,Dice coefficient),其計(jì)算公式如下:

式中:j是樣品A和B共有的條帶,a和b分別是樣品A和B中各自的條帶數(shù).依據(jù)沒有相同條帶到條帶完全相同,戴斯系數(shù)的范圍從0變化到1.

表3 芬頓反應(yīng)的操作條件Table 3 The operation conditions of Fenton oxidation

2 結(jié)果及分析

2.1 芬頓試劑對四環(huán)素抗性基因的處理效果

(1)反應(yīng)時間對抗性基因去除的影響

由圖3(a)可見,當(dāng)反應(yīng)1min、5min時,廢水中的16SrRNA的量顯著的降低了2～3個數(shù)量級.但對于 tet genes,其處理效果不太理想,當(dāng)反應(yīng) 1min、5min時,tet(L)沒有降低,tet(E)反而升高了.已有研究[33-34]表明,芬頓試劑產(chǎn)生的.OH的氧化能力極強(qiáng),在已知氧化劑中只弱于 F2,常被用來處理難降解有機(jī)物以提高廢水的可生化性.本實(shí)驗(yàn)中 tet genes在短時間處理后出現(xiàn)的升高的現(xiàn)象可能正是因?yàn)榉翌D試劑破壞了微生物菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu),tet genes釋放出來,從而單位水溶液的基因拷貝數(shù)升高[35].這說明芬頓試劑作用時間較短,對 tet genes沒有明顯的去除效果.隨著時間的延長,在10min時,16SrRNA、tet(L)、tet(E)都得到了較好的去除,16SrRNA降低了3個數(shù)量級,tet(L)的去除率達(dá)到50%,tet(E)也降低了大約7%.而隨著反應(yīng)時間繼續(xù)延長,由H2O2釋放出來的.OH逐漸被消耗以及 H2O2的自身無效分解,氧化能力降低,且吸附在氫氧化鐵聚合物上的微生物或tet genes又被釋放出來,使得濃度升高.

圖3 各種參數(shù)對芬頓反應(yīng)處理四環(huán)素抗性基因的影響Fig.3 Effect of factors on the tetracycline resistance genes removal by Fenton oxidation(a)反應(yīng)時間、(b)pH、(c) [H2O2]/[Fe2+]的比例(d)H2O2加入量

(2) pH對抗性基因的去除影響

按照經(jīng)典的芬頓試劑反應(yīng)理論,芬頓反應(yīng)在一定的pH范圍內(nèi)可以產(chǎn)生較多的.OH和Fe2+而具有較好的有機(jī)物礦化效果[35].pH 升高不僅抑制了.OH的產(chǎn)生,而且使溶液中的 Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力;當(dāng) pH過低時,溶液中的 H+濃度過高,Fe3+不能順利地被還原為Fe2+,催化反應(yīng)受阻.因此 pH的變化直接影響到Fe2+-Fe3+的絡(luò)合平衡體系,從而影響芬頓試劑的氧化能力.由圖 3(b)可見,pH 從 2增加到 5, 16SrRNA的去除率在 99.0%以上,tet(L) 的去除率從-50.0%經(jīng)-40.0%變化到72.5%,tet(E)的去除率從94.5%經(jīng)81.2%變化到94.8% .因此當(dāng)pH等于5時,16SrRNA、tet(L)、tet(E)的去除率最高.

(3) [H2O2]/[ Fe2+]對抗性基因的去除影響

芬頓試劑處理廢水的有效性及經(jīng)濟(jì)型主要取決于[H2O2]/[Fe2+](物質(zhì)量的比)的值. FeSO4.7H2O是芬頓反應(yīng)中的催化劑.在合適的Fe2+濃度范圍內(nèi),隨著 Fe2+的濃度增加,單位投加量的H2O2產(chǎn)生的.OH增加,且所產(chǎn)生的.OH全部參與了與有機(jī)物的反應(yīng);當(dāng)Fe2+的濃度過高時,部分H2O2發(fā)生無效分解,釋放出O2.由圖3(c)可見,當(dāng)[H2O2]/[Fe2+](物質(zhì)量的比)從 5增加到 10時,16SrRNA的去除率保持在99.0%以上, tet(L)的去除率從負(fù)數(shù)變化到 60%,tet(E)的去除率從50%變化到10.0%.當(dāng)[H2O2]/[Fe2+]為6.7時,tet(L)的去除率最高,達(dá)到 99.0%以上;當(dāng)[H2O2]/[Fe2+]為8.0時,tet(E)的去除率最高,達(dá)到80.0%以上.綜合考慮三個指標(biāo),當(dāng)[H2O2]/[Fe2+](物質(zhì)量的比)為8.0時,16SrRNA、tet(L)、tet(E)的去除率最佳,分別達(dá)到99.3%,80.7%,80.5%.

(4) H2O2的投加量對抗性基因的去除影響

而在Fe2+含量一定的條件下,這種影響也就取決于H2O2的投加量.一般情況下,當(dāng)H2O2的濃度過高時,部分的雙氧水會發(fā)生無效分解.而當(dāng) H2O2的濃度較低時,產(chǎn)生的.OH被全部利用.由圖3(d)可見,在Fe2+投加量為30mmol/L時,當(dāng)H2O2的濃度達(dá)到0.2mol/L 時,即[H2O2]/[Fe2+](物質(zhì)的量比)=6.7, 16SrRNA的量有了較明顯的降低,且tet(L)和tet(E)幾乎檢測不到.在其他濃度下,tet(L)達(dá)到較好的去除效果時,tet(E)在處理后含量反而增加;而當(dāng)tet(E)達(dá)到較好處理效果時,tet(L)的去除效果不佳.

因此,當(dāng)反應(yīng)時間為 10min,pH=3,H2O2的濃度達(dá)到 0.2mol/L時,H2O2]/[Fe2+](物質(zhì)量的比)為8.0時,16SrRNA及tet genes的去除效果最佳.

圖4 氧化、絮凝對抗性基因的去除作用Fig.4 The effect of oxidation and flocculation on the removal of antibiotic resistance genes

(5)氧化和沉淀在芬頓反應(yīng)中對抗性基因的去除作用按照芬頓反應(yīng)的經(jīng)典理論,pH對芬頓去除抗性基因的影響很大.H2O2在酸性條件下,在亞鐵離子的催化下氧化目標(biāo)物,然后通過加堿來終止反應(yīng),去除抗性基因作用包括氧化和絮凝兩個部分;而在堿性條件下,芬頓的反應(yīng)體系中迅速生成了氫氧化鐵的絮體,這個過程由絮凝作用去除的抗性基因.通過堿性調(diào)節(jié)去除的抗性基因來計(jì)算酸性條件下絮凝和氧化對16SrRNA及tet genes的去除如圖4所示.對于16SrRNA,無論pH為2, 3或者5,氧化作用比絮凝作用對抗性基因的去除少3個數(shù)量級. pH為2, 3,5,tet (E)主要由絮凝作用去除.當(dāng)pH為2, 3時,tet (L)主要由絮凝作用去除;當(dāng)pH為5時,氧化作用去除了15.7%的tet (L),氧化作用去除了84.3%的tet (L).這同莊耀等(2014)報道的混凝作用對抗性基因的去除一致.因此,絮凝沉淀在芬頓反應(yīng)去除抗性基因的過程中不可忽視.

2.2 芬頓氧化對樣品中微生物組成的影響

圖5 (a) 反應(yīng)時間與反應(yīng)pH單因素的DGGE圖譜Fig.5(a) DGGE profile of reaction time and reaction pH

圖5 (b) 反應(yīng)時間與反應(yīng)pH單因素的DGGE示意Fig.5(b) DGGE sketch map of reaction time and reaction pH

圖6 (a) H2O2與FeSO4.7H2O加入量的DGGE圖譜Fig.6(a) DGGE profile of H2O2and FeSO4.7H2O dosage

圖6 (b) H2O2與FeSO4.7H2O加入量的DGGE示意Fig.6(b) DGGE sketch map of H2O2and FeSO4.7H2O dosage

采用quantity one分析芬頓氧化前后抗性基因廢水中的微生物種群的變化(圖5和圖6),并進(jìn)一步計(jì)算得到其與原水的相似系數(shù)列于表4中.由表4可知,當(dāng)反應(yīng)時間為1min時,樣品條帶與原水的相似度最高;在反應(yīng)時間為10min時,相似度最低.當(dāng)初始pH為3時,條帶相似度最低,而在pH為 2時,條帶相似度較高.這說明,在反應(yīng)時間為10min和初始pH為3時,芬頓試劑對四環(huán)素抗性基因廢水的處理效果都很好,可以去除較多種類的微生物.同理,由表 4可知,當(dāng) H2O2和FeSO4·7H2O 的加入量分別為 0.1mol/L和 25mmol/L時,芬頓試劑對微生物的去除效果較好.在反應(yīng)10min和pH=3時,芬頓試劑對微生物也具有較好的去除效果.而H2O2和FeSO4·7H2O的加入量的變化對微生物和基因的含量的影響有所不同,這可能是因?yàn)镠2O2和FeSO4·7H2O可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi),破壞細(xì)胞的功能,從而使DGGE檢測到的微生物的多樣性降低.而具有較小片段的tet genes較難被氧化處理,需要較多的H2O2和FeSO4·7H2O[34].

表4 芬頓處理后水樣的DGGE條帶的相似性Table 4 Similarities of samples’ DGGE profiles after Fenton oxidation

2.3 樣品抗性基因與群落結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)性

為綜合考慮反應(yīng)時間、初始pH、H2O2加入量、FeSO4.7H2O加入量對16SrRNA、tet(L)、tet(E)及DGGE的處理效果,利用SPSS軟件進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析,結(jié)果顯示各目標(biāo)基因與單因素間呈不顯著相關(guān)(P＞0.05),且各目標(biāo)基因之間也沒有明顯的相關(guān)性.各樣品中目標(biāo)基因的變化與DGGE條帶之間也沒有明顯相關(guān)性.這說明,芬頓試劑不僅僅是通過削減單位水體中抗性菌的濃度來降低抗性基因濃度,還通過其他的方式來去除單位水體中的抗性基因的濃度.

3 結(jié)論

3.1 在 反 應(yīng) 10min,pH=5,Fe2+投加量 為30mmol/L,H2O2的濃度達(dá)到 0.2mol/L, H2O2與Fe2+的物質(zhì)量的比為 8,tet(M), tet(E)初始濃度為1.02和2.55log(copies/mL)時,16SrRNA及四環(huán)素抗性基因(tet genes)的去除效果最好.芬頓試劑對四環(huán)素抗性基因具有較好的去除效果,其在水樣中的絕對含量有較明顯的降低.

3.2 絮凝沉淀在芬頓反應(yīng)去除抗性基因的過程中不可忽視.

3.3 芬頓氧化后四環(huán)素抗性基因廢水中的微生物種群數(shù)量有了明顯降低.各單因素對四環(huán)素抗性基因廢水中的微生物種群數(shù)量的影響沒有一致規(guī)律,需根據(jù)不同的處理對象具體分析.

3.4 芬頓氧化對四環(huán)素抗性基因與16SrRNA、DGGE圖譜條帶的處理間沒有顯著相關(guān)性,說明芬頓試劑對四環(huán)素抗性基因的去除不僅僅是通過削減單位水體中抗性菌的濃度,還有其他的方式.

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《中國環(huán)境科學(xué)》2011～2014年發(fā)表的論文中20篇入選“領(lǐng)跑者5000”提名論文

《中國環(huán)境科學(xué)》2011～2014年發(fā)表的論文中有20篇入選“精品期刊頂尖論文平臺——領(lǐng)跑者5000”提名論文.“領(lǐng)跑者5000(F5000)”平臺由中國科學(xué)技術(shù)信息研究所于2013年建設(shè),旨在集中展示中國精品科技期刊上發(fā)表的最高端的學(xué)術(shù)研究成果,將與國際和國內(nèi)重要檢索系統(tǒng)鏈接,擴(kuò)大論文影響.該平臺將與湯森路透公司合作,擬利用WOK國際檢索系統(tǒng)平臺,與SCI數(shù)據(jù)庫在同一平臺內(nèi)實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)鏈接和國際引文檢索,在更大范圍內(nèi)向世界科技同行展示和推廣中國最重要的科研成果.提名論文均為 2011～2014年在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)被引率排名居前的論文.本次環(huán)境學(xué)科共有65篇文章入選“領(lǐng)跑者5000”提名論文.

advanced Fenton oxidation treatment of tetracycline resistance genes in effluent discharged from biological wastewater treatment.

ZENG Ping1, LIU Shi-yue2, ZHANG Jun-ke3, SONG Yong-hui1*, LIU Rui-xia1, LIU Yang4(1.Department of Urban Water Environmental Research, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.School of Water Resources and Environment, China University of Geosciences, Beijing 100083, China；3.School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China；4.Department of Civil and Environmental Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta, 7-263, Canada, China). China Environmental Science, 2017,37(9)：3315～3323

Fenton oxidation was used to remove tetracycline resistance genes (tet genes: tetL and tetE) from wastewater. Changes in the relative abundance of tet genes and the bacterial community structure were monitored using quantity polymerase chain reaction (q-PCR) and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). The highest removal efficiencies for tetracycline resistance genes and 16SrRNA were achieved at the optimal conditions, including the reaction time of 10min, pH of 5, H2O2/Fe2+molar ratio of 8 and H2O2concentration of 0.2mol/L. DGGE analysis showed remarkable changes in the bacterial community diversities after Fenton oxidation. However, no significant correlation was observed either between the removal of tet genes and the parameters used in Fenton oxidation, or between the removal of tet genes and the change in the bacterial community structures. These results may suggested that the removal of tet genes may not only attribute to the removal of tetracycline resistance bacteria. Future investigations may be necessary to further understand the removal mechanisms in details.

tetracycline resistance genes；Fenton oxidation；quantity PCR；DGGE；correlation analysis

X703.1

A

1000-6923(2017)09-3315-09

2017-02-10

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(2016YSKY-027);國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境微生物利用與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助(MARC 2012D008)

* 責(zé)任作者, 研究員, songyh@craes.org.cn

曾 萍(1971-),女,重慶人,研究員,主要從事工業(yè)水污染控制方面的研究.發(fā)表論文80余篇.