抗生素胁迫条件对土壤微生物生态结构的影响及耐药细菌污染控制初步探讨

论文摘要

目前,由于抗生素选择压力造成的致病细菌耐药性提高以及耐抗机制的丰富,对人类治疗感染提出了严峻考验。制药、医用废水中含有大量抗生素,它们的无组织排放以及含大量抗生素的牲畜粪污在农业上的施用,直接破坏了环境微生物生态系统。另外,长期的抗生素污染物的残留有可能引起土壤等环境微生物耐药性的变化。本文综合运用传统的土壤化学和微生物生态学方法研究手段,并借鉴环境影响评价方法,分析了四环素在土壤中的环境行为；抗生素胁迫环境对耐药细菌产生和存在的影响；畜禽散户养殖带来的耐药细菌环境风险以及对控制耐药细菌污染扩散的初步探讨。研究结果如下：1、四环素在3种供试土壤(高沙潮灰土、水稻土、废黄河冲积沙性土)中的吸附均符合Freundlich模型和Langmuir模型,对2种模型均表现为良好的线性关系,属于物理吸附过程。3种土壤中四环素的吸附行为存在较大的差异,由Langmuir方程计算得到3种土壤的四环素最大吸附量(Qm值)分别为砂壤土817.7mg/kg、壤土1057.4mg/kg和砂土188.7mg/kg,与Kf值变化趋势一致。二者极显著相关(p≤0.01),相关系数r为0.997。土壤理化性质对诺氟沙星的土壤吸附影响主要表现为与pH的极显著负相关,与其他性质的关系不明显。2、通过对室外培养土柱的数据分析,发现环境中加入一定浓度的抗生素,形成抗生素胁迫环境后,土壤中耐药细菌数量会增加。环境中抗生素在淋洗和自然降解的作用一下,浓度不断降低,土壤耐药细菌数量会随之减少,但存在滞后现象,且浓度越高越明显,持续时间越长。3、通过阅读文献和田野考察,运用环境影响评价的方法对畜禽散养和规模化养殖两种养殖方式的特点、抗生素的使用和管理方式以及抗生素污染环境影响的特点进行了分析,并做出权重分析表。发现畜禽散户养殖是一个重要的抗生素污染及其带来的耐药性细菌污染的重要源头,比起规模化养殖更容易对人类的健康造成危害。4、通过对抗生素残留在土壤中的吸附迁移,以及抗生素胁迫环境下耐药细菌群落结果变化情况的研究以及阅读相关文献,我们发现常用抗生素,如四环素、土霉素、诺氟沙星等被pH值较高的土壤吸附的能力较弱以及细菌耐药性随环境抗生素含量降低而消弱的特性,可以通过碱液淋洗残留有抗生素的土壤,降低与人类活动密切相关的上层土壤中抗生素的含量,来消弱或消除其中的耐药基因。实验结果表明,碱液淋洗能快速的降低土壤环境中抗生素的浓度,降低抗生素胁迫的作用,从而减少土壤环境中的耐药基因给人类健康带来的威胁。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 抗生素的分类和使用
• 2 细菌耐药性及耐药基因来源和扩散机制
• 2.1 细菌耐药性概念及其危害
• 2.2 细菌耐药性的机理
• 2.3 耐药基因来源和扩散机制
• 3 残留在土壤中的抗生素的环境行为及其对土壤生态产生的影响
• 3.1 吸附和迁移
• 3.2 抗生素在环境中的降解
• 3.3 残留在土壤中的抗生素对土壤生态产生的影响
• 4 残留在土壤中的抗生素对土壤微生物耐药基因的诱导作用
• 5 耐性基因的环境风险
• 6 土柱系统在抗生素残留实验上的应用
• 7 实验背景、思路和创新点
• 第一节 四环素在3种土壤中的吸附特征和室内土柱淋洗实验
• 1. 材料与方法
• 1.1 四环素在3种土壤中的吸附特征
• 1.2 室内土柱淋洗实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 四环素在3种土壤中的吸附特征
• 2.2 室内土柱淋洗实验
• 第二节 抗生素污染土壤微生物数量、耐药细菌数及酶活性的动态变化—室外土柱试验
• 1 材料与方法
• 1.1 室外培养土柱方案
• 1.2 试验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 抗生素污染土壤酶活性的动态变化
• 2.2 抗生素污染土壤细菌总数和耐药细菌总数的动态变化
• 第三节 控制环境中耐药细菌污染扩散的初步探讨
• 1 实验思路
• 2 材料与方法
• 2.1 室内碱液淋洗及培养土柱的设计与制作
• 2.2 实验方案和方法
• 2.2.1 土样采集
• 2.2.2 土柱淋洗方案
• 2.2.3 采样计划
• 2.2.4 耐药细菌总数测定
• 3 结果与讨论
• 第四节 畜禽散户养殖与规模化养殖抗生素污染及其带来的耐药细菌污染影响对比
• 1 畜禽散户养殖与规模化养殖特点的对比
• 2 畜禽散户养殖与规模化养殖在抗生素管理方式上的对比
• 3 畜禽散户养殖与规模化养殖抗生素污染及其带来的耐药细菌污染的环境影响对比
• 4 权重分析
• 5 结论
• 本课题有待研究的方向
• 参考文献
• 致谢