城市污水处理厂的污水污泥是环境中抗生素抗性基因（Antibiotic Resitance Genes，ARGs）的重要储存库，而污泥堆肥后常用于土地利用。调理作为促进污泥机械脱水的重要手段，其对污泥中ARGs的削减是否会导致土壤中抗生素抗性的减少仍未可知。基于实时荧光定量PCR技术，本研究通过设置四种不同的调理污泥堆肥在两种典型土壤（江苏黄棕壤和江西红壤）中的培养实验，探究土壤中ARGs和intI1的变化情况。结果表明，污泥堆肥类型显著影响土壤中ARGs的丰度，其影响因土壤类型而异。土地利用45d后，ARGs均未降低到自然水平，此时混合PAM化学调理和原始污泥堆肥的土壤中ARGs绝对丰度仍大于8×107 copies/g。Fe[Ⅲ]/CaO堆肥对土壤类型最为敏感，更适用于在黄棕壤中的土地利用。生物沥浸污泥堆肥在土地利用中所带来的环境风险最低，具有显著优势。因此，“生物沥浸-污泥堆肥-土地利用”技术能够经济、有效地缓解我国每年产生的大量污水污泥所带来的抗生素抗性环境风险。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法3
1.1供试材料 3
1.2土地利用试验设计3
1.3样品分析方法4
1.3.1 物理化学特性分析4
1.3.2 DNA提取4
1.3.3 实时荧光定量PCR反应4
1.3.4 数据分析5
2结果与分析5
2.1污泥堆肥土地利用对土壤理化性质的影响5
2.1.1 土壤pH5
2.1.2 水溶性有机碳6
2.1.3 水溶性有机氮7
2.2土地利用过程中ARGs、可移动遗传元件intI1及16S rRNA基因绝对丰度分析8
2.2.1 红壤实验组的变化特征9
2.2.2 黄棕壤实验组的变化特征10
2.2.3 ARGs和intI1、16S rRNA基因绝对丰度相关性分析11
2.3土地利用过程中ARGs及可移动遗传元件intI1相对丰度分析12
3讨论14
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
3.1土地利用过程中ARGs的调控机制14
3.2污泥堆肥土地利用的环境风险评估14
4结论15
致谢15
参考文献16
附录18
不同调理污泥堆肥土地利用过程中抗生素抗性的变化研究
引言
引言 自青霉素（penicillin）问世以来，抗生素药物被普遍地应用于人类和动物的传染病治疗[1]。如今，养殖业的不断发展，人类疾病的多样化都离不开抗生素药物的使用，但并非没有潜在威胁。抗生素抗性（
）是细菌的古老属性，30亿年前细菌出现时便已经存在[2]。但是，随着人类社会对抗生素的依赖性日趋严重，抗生素抗性基因（
）污染已经成为21世纪环境、卫生领域最严峻的挑战之一[3]。抗生素抗性菌（
）尤其是多重抗性菌（又称超级细菌‘superbug’ [3]）一旦入侵人体，就有可能使人体对某种甚至多种抗生素产生抗性。据估计欧美每年超过20000人死于抗生素抗性菌，在一些欠发达国家和地区每年死亡人数甚至高达数十万[4]。抗生素抗性菌以及抗生素抗性基因在传播和转移过程所带来的风险难以评估却具有潜在威胁，已被列为新型环境污染物[5]，引起了各个国家和地区的高度关注。
抗生素及其代谢产物在使用后一般直接或经简单处理后排入市政污水系统[6]，污泥作为污水生化处理的副产物[7]，是最易于富集ARB及ARGs的场所[8]，其抗生素抗性贡献量远大于经过生化处理后的污水[9, 10]。从2007年到2013年，中国的污泥产量以约13%的速度在逐年增长[11]。预计欧盟2020年生产的污水污泥也将达到1300万吨[12]。城市污水处理厂（WWTP）每年产生的大量污水污泥已对环境中抗生素抗性的有效控制造成了挑战[13]。
污水污泥中含有丰富的有机质和营养物质，污泥堆肥后常被用作土壤肥料。Calero[12]等人预计在2020年欧盟将有约44%的污水污泥用以土地利用（Land Application），土地利用是一种经济、有效的污泥处理处置方法[14]，可以增加农田土壤有机质，改善土壤结构。但是，污泥中富含的ARGs也随之进入土壤中[15]，存在基因水平转移（
）的风险。Yang等人[16]认为污泥堆肥的土地利用驱动了ARGs在土壤植物系统中的扩散和传播，并可能通过食物链传播进入人和动物体内。Burch等人[17]指出恰当的污泥处理技术可以显著降低后续土地利用过程中ARGs的持久性。高温厌氧消化、碱稳定化预处理污泥相较于中温厌氧消化等较为温和的预处理方法在模拟土地利用实验中ARGs的消减更为明显，Diehl等人[18]通过实验表明：高温厌氧消化能够消除污泥中99.9%以上的I类整合子（intI1）。然而，高温厌氧消化可强化去除ARGs的益处并非普遍存在[19]，不同种类ARGs的去除率相差很大，部分ARG子类（例如sul1）的丰度在高温厌氧消化处理后反而得到了增加[20]。
污泥脱水是污泥减量化和资源化的关键环节，但是，由于污泥的胶体特性，直接脱水效果不佳，在污泥机械脱水前进行调理可有效地提高污泥的脱水性能。Lu等人[21]的研究表明，污泥调理可能导致污泥微生物细胞裂解从而释放污泥絮体中的水分。有趣的是，Czekalski等人[22]之前的研究发现由微生物细胞裂解引起的污泥中微生物生物量的降低对削减污泥ARGs有重要作用。对此，Zheng等人[23]比较了PAM、Fe[III]/CaO化学调理、生物沥浸（Bioleaching）和化学酸化等四种调理方法去除污水污泥ARGs的有效性，其中生物沥浸调理是一种氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferroxidans）驱动的新兴污泥生物调理方式[24]。结果表明：Fe[III]/CaO化学调理、生物沥浸能够降低大多数ARGs和intI1的绝对丰度和相对丰度，比污泥好氧消化或厌氧消化更有效[23]。因此污泥调理可作为污水处理厂提高污泥脱水性能和控制抗生素抗性的有效处理工艺。
然而，关于调理污泥堆肥产品的土地利用方面的信息仍非常有限，这就迫切需要我们通过进一步研究来全面评估和衡量此过程中抗生素抗性传播和积累的风险。虽然土壤中抗生素抗性水平可能因污泥的土地利用而暂时提高，但是他们的持久性并没有得到保证，而且往往随着施用地点的不同有很大的差异[1, 25]。本研究通过设置四种不同的调理污泥堆肥分别在两种典型土壤（江苏黄棕壤和江西红壤）中的培养实验，探究施用污泥后，不同污泥堆肥产品在土地利用中ARGs和intI1的变化趋势和差异性，进而得出不同的土壤从源头上控制ARGs的污泥调理方法，以期为我国每年产生的大量污泥的无害化和资源化利用提供参考依据。

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