导　　师： 郑莉

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 畜禽粪便富含有机质和养分,是传统的有机肥料,但如今畜禽粪便含有过量的重金属和抗生素。如果直接施用在农田上会造成重金属和抗生素的积累,而且残留在环境中的抗生素会诱导抗性基因(antibiotic resistant genes,ARGs)的出现。这些污染物不仅影响农作物的生长,甚至可能对人体健康造成危害,构成严重的公共卫生问题,因此必须对畜禽粪便进行无害化处理。常见的畜禽粪便处理方法,如堆肥,虽能有效杀死粪便中的致病菌和降解抗生素,但没能实现重金属的减量化或稳定化。生物浸出技术最早应用于矿石中提取有用金属,由于该技术运行成本低、应用范围广、操作简单、和污染小的优点,后应用于污染物的重金属去除。黑曲霉(Aspergillus niger)是一种常用的生物浸出微生物,在生长代谢过程中分泌有机酸(如柠檬酸、葡萄糖酸、草酸等),能使金属溶解。目前,黑曲霉的生物浸出多用于城市燃烧垃圾飞灰、含镍红土矿等物质,而对于畜禽粪便去除重金属的报道比较少,对抗生素和ARGs的影响也尚未有研究。为了研究生物浸出技术对畜禽粪便的无害化处理效果,本文采用了黑曲霉生物浸出去除鸡粪重金属,并研究在浸出过程中重金属形态的变化、抗生素的降解率、ARGs的变化,为畜禽粪便的处理提供了一种新型的思路。本文首先从广州市番禺区某鸡场的鸡粪中分离纯化出具有优异产有机酸能力的真菌,经形态学和18S rDNA序列分析鉴定,确定为黑曲霉(Aspergillus niger),并注册了登录序列号为MH978907。接着研究了该菌株在培养过程中的产酸趋势,发现柠檬酸的产量远超过其他有机酸,培养25 d的浓度达到86.46 mmol/L。随后应用正交试验优化其柠檬酸的产量,得到最优条件为:培养基的蔗糖浓度120 g/L、接种量40 mL/L、培养温度30℃,培养15 d柠檬酸的浓度94.20 mmol/L。在最优条件下培养得到富含柠檬酸的黑曲霉发酵液,用于浸出鸡粪中的重金属(Cu、Zn、As),并研究在浸出过程中重金属的形态变化。结果表明,黑曲霉间接浸出对去除鸡粪中的重金属有良好的效果,Cu、Zn、As的去除率分别是63.93%、79.22%、42.55%,重金属的浓度达到了《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB15618-2018)》的标准;浸出后,重金属的形态发生了巨大的变化,生物有效性大大降低。对于Cu和Zn而言,重金属形态的占比越大,浸出后减少越多,而残留态的As较稳定,难以浸出。其次考察了生物浸出对鸡粪中抗生素的降解情况和对ARGs的削减情况。结果表明,生物浸出对降解抗生素有一定效果,诺氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星、土霉素分别降解28.23%、68.92%、68.24%、33.28%;8种抗性基因最终的相对丰度低于初始值。而3种喹诺酮抗性基因的相对丰度在后期有略有增加,但仍低于初始值。PERMANOVA(Permutational multivariate analysis of variance)分析表明,ARGs与碳氮比(C/N)呈负相关,与重金属(Cu,Zn、As)、抗生素(NOR,CIP,ENR、OT)、有机质(OM)呈正相关。其中,sul2、tetO、tetC与所有理化因子相关(p<0.05),这些基因可能存在于同一染色体或相同的宿主细菌中。更多还原

关 键 词： [6474787]黑曲霉 [2018242]生物浸出 [5684788]鸡粪 [3367812]重金属 抗生素和抗性基因

分 类 号： [X713]

领　　域： []