8月22日,华南农业大学海洋学院严慕婷副教授和公晗副教授(共同通讯作者)团队在Chemical Engineering Journal发表了题为“Removal of antibiotic-resistant bacteria and genes by Solar-activated Ferrate/ Peroxymonosulfate: Efficiency in aquaculture wastewater and mechanism”的研究论文,提出了太阳光/高铁酸盐/PMS高级氧化体系对抗生素耐药菌和耐药基因的去除。
由于抗生素在人类、兽医和农业领域的广泛使用,抗生素不断被释放到环境中。抗生素的抗清除性和长期持久性诱发了抗生素耐药菌(ARB)和耐药基因(ARGs)。此外,细菌产生的灭活酶和钝化酶可刺激 ARB 的产生。细菌信号网络可影响抗生素反应和抗药性调节。ARGs 可以从自然环境中的 ARB 扩散到其他细菌甚至与人类疾病相关的病原体,从而导致目前的治疗失败。水平基因转移(HGT)是 ARGs 在环境中传播的动力之一 。ARGs和ARB的出现和传播严重威胁着人们的健康,已成为一个全球性的公共卫生问题,引起了人们的极大关注。
本研究提出了一种新型工艺太阳能/过一硫酸盐(PMS)/高铁酸盐,用于对抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)进行消毒。Solar/PMS/Ferrate 系统对水产养殖废水中 ARB 和 ARGs 的消毒效果显著。经 Solar/PMS/Ferrate 处理的 ARGs 水平转移总频率低于单因子和双因子消毒。超氧自由基(O2•−)、单线态氧(1O2)和高价铁(Fe(VI)、Fe(V)和Fe(IV))等活性物种导致了 ARB 的失活。根据淬灭实验,自由基羟自由基(•OH)和硫酸根自由基(SO4•−)虽然在处理系统中产生,但根据电子自旋共振(EPR)分析,它们对消除 ARB 的贡献微乎其微。较高的太阳光强度和氧化剂用量以及较低的 ARB 初始密度导致 ARB 去除反应速率较高。酸性和碱性条件有利于 Solar/PMS/Ferrate 去除 ARB,pH 值为 5 时 ARB 失活效率最高。阴离子 NO3-(硝酸盐)、HCO3-(碳酸盐)、SO42-(硫酸盐)、Br-(溴化物)、PO43-(磷酸盐)和天然有机物(腐植酸)抑制了 ARB 的灭活,这可能是由于活性物种的竞争所致。研究结果表明,Solar/PMS/Ferrate 处理工艺具有对 ARB 和 ARGs 进行消毒的良好潜力。
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