【摘 要】
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由于抗菌素对人类健康和生态环境的抗药性和抗生素发酵残留物的安全处理,从水溶液及固体菌渣中消除抗生素已成为我国亟待解决的问题。本文以β-内酰胺类抗生素头孢菌素C(CEP-C)和大环内酯类抗生素红霉素(ERY)为代表,研究了电离辐照对头孢类抗生素和红霉素的去除效率以及降解机制,考察了抗生素的去除效率以及辐照对菌渣的微生物种群结构以及蛋白质等营养物质的影响规律,探索了电离辐照联合强化作用去除抗生素和抗性
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由于抗菌素对人类健康和生态环境的抗药性和抗生素发酵残留物的安全处理,从水溶液及固体菌渣中消除抗生素已成为我国亟待解决的问题。本文以β-内酰胺类抗生素头孢菌素C(CEP-C)和大环内酯类抗生素红霉素(ERY)为代表,研究了电离辐照对头孢类抗生素和红霉素的去除效率以及降解机制,考察了抗生素的去除效率以及辐照对菌渣的微生物种群结构以及蛋白质等营养物质的影响规律,探索了电离辐照联合强化作用去除抗生素和抗性基因的方法。1.γ射线能有效降解水溶液中的CEP-C和ERY,使用γ射线辐照在2.5kGy下观察到CEP-C对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性完全消失,LC-MS和抗菌活性分析表明,电离辐照辐照破坏了ERY的14元环和CEP-C的活性位点。2.研究对比60℃和90℃进行热处理、臭氧氧化与电离辐照,在处理抗生素发酵菌渣的去除率上,电离辐射处理大于热处理和臭氧氧化处理;就去除ARGs而言,γ射线辐射(74.2%)远高于热处理(26.9%-37.1%)和臭氧化(64.6%);在实验条件下,γ射线辐照和热处理对CEPF菌渣中总COD和多糖和蛋白质等营养物质的含量影响不大,而这些物质也可以被臭氧氧化,导致总溶解性和可溶性COD、营养物质和pH值大大降低。处理后,群落的丰富度和多样性都有所提高,群落种群变化显著。3.γ射线辐射和PMS氧化技术,可减少红霉素菌渣中的抗生素和ARGs。在25-50 kGy的吸附剂量和50-100 mM的PMS剂量下,分别在γ/PMS系统中除去了约49-55%的ERY和96%以上的ARG。经过γ/PMS处理后,与ARGs相关的细菌被分配到变形菌门(Proteobacteria)中的气单胞菌属(Aeromonas),未分类的肠杆菌属(unclassified Enterobacteriaceae)丰度降低。考虑到处理性能和操作费用,建议使用25 kGy和50 mM PMS进行EB/PMS处理,操作成本约为$3.8-6.3/t。
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