农田土壤地下水系统氯霉素类抗生素迁移机制及阻控技术
畜牧业养殖中抗生素的使用使得抗生素抗性基因和抗性细菌通过动物粪便进入土壤环境造成污染[1]。农田土壤-地下水系统 (Vadose zone)是一个连续、非均相组成、具有渗透性的体系。现有抗生素污染研究大都集中在其表层和耕作层。对于农田土壤地下水系统中污染物迁移过程、扩散传播机制以及生态环境风险等项目尚不明确，有待实验进一步探明。本实验以氯霉素类药物（Chloramphenicols，CAPs）为研究目标，通过设立原位土柱探讨了CAPs在农田土壤-地下体系中垂直水平迁移分布规律赋存分布。通过添加生物质炭，利用生物质炭的吸附性对氯霉素-ARB-ARGs进行广谱性阻控。并尝试研究了农田土壤-地下水系统中污染物的迁移机制。实验表明生物质炭对土柱中的氯霉素-ARB-ARGs的迁移有明显的阻控作用，对土柱中的氯霉素的降解有明显的辅助作用。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1 材料与方法5
1.1实验材料和设备 5
1.1.1实验材料5
1.1.2实验设备 5
1.1.3土柱的搭建5
1.2土柱培养方法 6
1.3实验测定 6
2结果与分析6
2.1对照组研究6
2.2 实验组研究7
2. 3土柱中抗性基因研究9
3总结11
4实验的创新和不足之处11
4.1实验的创新之处11
致谢11
参考文献12
农田土壤地下水系统氯霉素类抗生素的迁移机制及阻控技术
引言
引言
抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes， ARGs）现在被认为是新型的环境大分子生物污染物。进入21 世纪后，抗生素的生产量和使用量在全球大范围增加[2]。由于抗生素的广泛生产和使用促进了ARGs 在环境中的富集和传播。环境中抗生素选择的压力也加速了抗生素抗性基因在同种属和不同种属细菌之间的传播和扩散[3]。据相关统计，上世纪在欧盟国家每年养殖业中抗生素的使用量高达5 000多吨，其中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
有 30% 添加在饲料中作为生长促进剂，每年应用于养殖业的抗生素达11 000多吨，约占全国抗生素总量的70%[4]。众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库，在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用[5]。过量的抗生素进入环境中，会形成持续性的污染[6]。欧盟规定氯霉素残留检出限为0.1 μg?kg1，美国规定的检出限为0.3 μg?kg1 [78]。我国农业部于2002年公布的第193号公告中对可食性动物组织中氯霉素的含量作了明确的规定[9]。有研究表明，在2015年，中国约有54 000 吨抗生素施放到河流和水道中，然而大部分抗生素并不能完全被机体吸收，有85%以上的抗生素以原形或代谢物形式经由畜禽粪尿等代谢物排出了体外，又通过不同途径对农田土壤地下水体造成污染，并经过食物链传递增加人体耐药风险[1011]。越来越多的研究表明致病菌耐药性的扩散和环境抗性微生物和抗性基因紧密相关。相关抗生素抗性细菌（Antibiotic Resistant Bacteria， ARB）ARGs的传播对人类生活和生态环境安全造成了潜在的危害。20世纪90年代， 国际上开始关注抗生素，抗性细菌在地表环境(水、沉积物和土壤 )中的行为[12]。因此迫切需要一种高效吸附剂对氯霉素进行处理，以最大限度地减小氯霉素的危害。有相关研究证明，活性污泥等具有较好吸附性能的材料对于四环素类药物有较好的吸附效果[13]。目前，生物质炭因具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积被广泛应用到了环境保护、食品加工和催化剂载体等诸多领域中[14]。由于其生物相容性极佳，无明显毒副作用，近年来受到医药行业的极大关注。生物质炭作为一种高效的吸附剂在药物吸附领域的应用已成为了研究热点[15]。但使用生物质炭去除农田及地水体系统残留的氯霉素的研究未见报道。目前，国内外对ARGs 的分布研究主要集中在工业废水和医疗废弃物污染的水体、土壤及养殖场土壤等方面，对抗生素及相关抗性基因污染的农田土壤地下水则较少涉及。同时重金属与抗生素之间可能存在协同选择作用，ARGs 分布也可能与某些重金属的污染有关。抗生素污染主要来源于工业废水、废渣、废气及人类其他活动，因其在自然界中具有降解难、分布广等特点，不仅会对微生态环境产生影响，对人体健康亦有可能存在有未知的潜在危害[16]。
鉴于目前我国的ARBARGs污染的现状，而对于农田土壤中抗生素抗性基因分布和迁移机制的研究较少，本次研究以南京城郊某地畜禽养殖场附近污染的农田土壤为研究目标，检测CAPs的分布水平。
1 材料与方法
1．1 实验材料与设备
1．1．1 实验材料
本试验所涉及的生物质炭由中科院南京土壤研究所制备，其基础理化性质为：全碳 556.4 g/kg，全氮13.6 g/kg，C/N 35.6 ，灰分186.5 g/kg。土壤样品采自南京城郊农田土壤。实验中所用的氯霉素类药物购买于Sigma公司。甲醇、乙腈购买于德国Merck公司均为分析纯，实验用水为MilliQ超纯水（Millipore, 18.35MΩ?cm1）和娃哈哈水。
1．1．2 实验仪器
仪器
型号
生产公司
超高效液相色谱
Agilent 1200
安捷伦科技公司
实时定量PCR
ProFlexTM
Life Technology
超净台
SWCJ1FD
苏净安泰
高压灭菌锅
Ldzx30Kbs
上海申安
恒温摇床
HZQF100
太仓市华美生化仪器厂
紫外分光光度计
UV1800
日本岛津
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1 材料与方法5
1.1实验材料和设备 5
1.1.1实验材料5
1.1.2实验设备 5
1.1.3土柱的搭建5
1.2土柱培养方法 6
1.3实验测定 6
2结果与分析6
2.1对照组研究6
2.2 实验组研究7
2. 3土柱中抗性基因研究9
3总结11
4实验的创新和不足之处11
4.1实验的创新之处11
致谢11
参考文献12
农田土壤地下水系统氯霉素类抗生素的迁移机制及阻控技术
引言
引言
抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes， ARGs）现在被认为是新型的环境大分子生物污染物。进入21 世纪后，抗生素的生产量和使用量在全球大范围增加[2]。由于抗生素的广泛生产和使用促进了ARGs 在环境中的富集和传播。环境中抗生素选择的压力也加速了抗生素抗性基因在同种属和不同种属细菌之间的传播和扩散[3]。据相关统计，上世纪在欧盟国家每年养殖业中抗生素的使用量高达5 000多吨，其中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
有 30% 添加在饲料中作为生长促进剂，每年应用于养殖业的抗生素达11 000多吨，约占全国抗生素总量的70%[4]。众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库，在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用[5]。过量的抗生素进入环境中，会形成持续性的污染[6]。欧盟规定氯霉素残留检出限为0.1 μg?kg1，美国规定的检出限为0.3 μg?kg1 [78]。我国农业部于2002年公布的第193号公告中对可食性动物组织中氯霉素的含量作了明确的规定[9]。有研究表明，在2015年，中国约有54 000 吨抗生素施放到河流和水道中，然而大部分抗生素并不能完全被机体吸收，有85%以上的抗生素以原形或代谢物形式经由畜禽粪尿等代谢物排出了体外，又通过不同途径对农田土壤地下水体造成污染，并经过食物链传递增加人体耐药风险[1011]。越来越多的研究表明致病菌耐药性的扩散和环境抗性微生物和抗性基因紧密相关。相关抗生素抗性细菌（Antibiotic Resistant Bacteria， ARB）ARGs的传播对人类生活和生态环境安全造成了潜在的危害。20世纪90年代， 国际上开始关注抗生素，抗性细菌在地表环境(水、沉积物和土壤 )中的行为[12]。因此迫切需要一种高效吸附剂对氯霉素进行处理，以最大限度地减小氯霉素的危害。有相关研究证明，活性污泥等具有较好吸附性能的材料对于四环素类药物有较好的吸附效果[13]。目前，生物质炭因具有丰富的孔隙结构和较高的比表面积被广泛应用到了环境保护、食品加工和催化剂载体等诸多领域中[14]。由于其生物相容性极佳，无明显毒副作用，近年来受到医药行业的极大关注。生物质炭作为一种高效的吸附剂在药物吸附领域的应用已成为了研究热点[15]。但使用生物质炭去除农田及地水体系统残留的氯霉素的研究未见报道。目前，国内外对ARGs 的分布研究主要集中在工业废水和医疗废弃物污染的水体、土壤及养殖场土壤等方面，对抗生素及相关抗性基因污染的农田土壤地下水则较少涉及。同时重金属与抗生素之间可能存在协同选择作用，ARGs 分布也可能与某些重金属的污染有关。抗生素污染主要来源于工业废水、废渣、废气及人类其他活动，因其在自然界中具有降解难、分布广等特点，不仅会对微生态环境产生影响，对人体健康亦有可能存在有未知的潜在危害[16]。
鉴于目前我国的ARBARGs污染的现状，而对于农田土壤中抗生素抗性基因分布和迁移机制的研究较少，本次研究以南京城郊某地畜禽养殖场附近污染的农田土壤为研究目标，检测CAPs的分布水平。
1 材料与方法
1．1 实验材料与设备
1．1．1 实验材料
本试验所涉及的生物质炭由中科院南京土壤研究所制备，其基础理化性质为：全碳 556.4 g/kg，全氮13.6 g/kg，C/N 35.6 ，灰分186.5 g/kg。土壤样品采自南京城郊农田土壤。实验中所用的氯霉素类药物购买于Sigma公司。甲醇、乙腈购买于德国Merck公司均为分析纯，实验用水为MilliQ超纯水（Millipore, 18.35MΩ?cm1）和娃哈哈水。
1．1．2 实验仪器
仪器
型号
生产公司
超高效液相色谱
Agilent 1200
安捷伦科技公司
实时定量PCR
ProFlexTM
Life Technology
超净台
SWCJ1FD
苏净安泰
高压灭菌锅
Ldzx30Kbs
上海申安
恒温摇床
HZQF100
太仓市华美生化仪器厂
紫外分光光度计
UV1800
日本岛津
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