摘要
随着我国污水处理厂污染物排放标准不断提高，越来越多的污水深度处理工艺投入使用，相比化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)、N、P等水污染常规指标，很少有研究关注这些深度处理工艺对抗生素抗性基因（AntibioticsResistanceGenes,ARGs）的影响。本文通过宏基因组技术，明确高排放标准污水处理厂（出水CODlt;20mg·L-1、总氮（TotalNitrogen,TN）lt;5mg·L-1、总磷（TotalpPosphorus,TP）lt;0.15mg·L-1）及ARGs的分布特征以及各处理工艺对水中ARGs的多样性和丰度的影响；了解高排放标准污水处理厂中可移动遗传元件（MobileGeneticElement,MGEs）的多样性和丰度，分析MGEs与ARGs的相关性；了解高排放标准污水处理厂中细菌的群落结构特征，阐明细菌群落结构与ARGs的关系，为优化污水处理工艺及科学防控ARGs污染提供依据。研究结果如下： （1）污水处理厂ARGs的分布特征及去除效率：基于ARGs-OAP分析管道对污水处理厂沿程污水中的ARGs的相对丰度进行标准化定量，结果如下，高排放标准污水处理厂中共检出26个ARGs类型和18个核心ARGs类型，赋存有1081种ARGs亚型，冬季污水处理厂中核心ARGs亚型种数（87种）少于夏季（160种），两季节共有的核心ARGs亚型种数为72种。说明，与常规污水处理厂类似，高排放标准污水处理厂是ARGs的重要的环境库；高排放标准污水处理厂不能有效降低污水中ARGs类型的多样性。各处理单元对ARGs的去除效果差异很大，改良式序批式活性污泥法（ModifiedSequencingBatchReactor,MSBR）单元（0.52log）和膜生物反应器（MembraneBio-Reactor,MBR）单元（0.28log）这两个生物处理单元的去除ARGs的效果优于其它单元（不超过0.2log），但小于其它研究中的同种工艺的去除率（2log~7.1log）；从对ARGs去除效果的稳定性上看，与生物处理单元相比，臭氧接触池和氯化消毒池两个化学处理单元去除ARGs的效果受季节变化影响小。 （2）污水处理厂MGEs分布特征及与ARGs相关性：使用宏基因组学方法对污水处理厂污水中的插入序列、整合子和整合性接合元件分布特征进行了分析，并在第二章的基础上，通过统计学分析方法探究了污水中MGEs与ARGs的相关性。在污水处理厂中，共鉴定出1117~1180种插入序列（InsertionSequence,IS），10类整合子，398~403种整合性接合元件(IntegrativeandConjugativeElements,ICEs)。相关性分析结果显示，在夏季，污水处理厂中ICEs与ARGs具有显著正相关关系（Plt;0.05），25种主要ARGs至少与2种ICEs具有显著正相关关系（Plt;0.05）。 （3）Proteobacteria是污水处理厂中的相对丰度最高的菌门，其次是Bacteroidetes和Actinobacteria。MSBR、MBR及反硝化滤池等生物处理单元较大程度上改变了污水处理厂污水中微生物的群落结构；深度处理阶段，除反硝化滤池外，其它深度处理单元出水中微生物群落结构相似。四环素类、MLS类、多粘菌素、β-内酰胺类、氯霉素类和氨基糖苷类ARGs与细菌的群落结构有显著相关性（Plt;0.05）。Acidobacteria、Chloroflex、Bacteroidetes和Firmicutes菌门内的细菌可以携带多类ARGs，并且在污水处理厂内相对丰度较高，是重要的潜在的抗生素耐药菌（Antibioticresistantbacteria,ARB）门；Dechloromonas菌属与3种主要ARGs亚型（sul1、ugd和qacEdelta1）具有显著正相关性，是污水处理厂中潜在ARB菌属。经过深度处理后，病原菌相对丰度降低，但出水中仍含有病原菌，Escherichia和Streptococcus可能是污水处理厂中主要的致病ARB。
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