生物电化学系统强化抗生素去除过程中抗药基因的产生、分布与控制机制

基本信息
批准号:51508309
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:王允坤
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:高明明,韩魁,祝凡平,郭宁,刘汝东,张岩
关键词:
微生物燃料电池抗生素污染物抗药基因生物电化学电化学膜生物反应器
结项摘要

Due to the poor biodegradability and high toxicity of antibiotics, antibiotics-producing wastewater cannot be effectively treated by traditional bioremediation techniques. At the same time, antibiotic resistance genes (ARGs), which has been extensively concerned as an emerging environment pollutant, should been removed before being discharged from the biological systems for antibiotics wastewater treatment. Thus, a bioelectrochemical system equipped with an electrocatalytic membrane filter will be employed for chlorinated nitroaromatic antibiotic, chloramphenicol (CAP) production wastewater treatment in this project. Firstly, the electron transfer mechanisms during the sequential reductive/oxidative bioelectrochemical degradation of CAP will be determined. Secondly, the occurrence and abundance of ARGs under various electrode potentials and antibiotic pressures will be systematically investigated. The distribution mechanism of ARGs from the aspects of horizontal gene transfer and microbial community structure will be determined. At last, an electrochemical membrane bioreactor with electrocatalytic membrane filter will be developed for enhanced treatment of CAP and CAP-resistant genes. The results will benefit more efficient removal of antibiotics and ARGs in bioelectrochemical system.

针对抗生素生产废水生化降解困难及废水处理过程中存在抗药基因污染的问题,本课题拟以生物电化学系统中氯霉素类污染物的氧化还原去除过程为研究对象,考察电势调控下,污染物与电极间的电子转移方式,分析氯霉素还原脱毒及氧化降解的协同作用机制。探索不同氧化还原条件和抗生素存在压力下微生物群落结构特征和抗药基因的类型及丰度变化,揭示抗药基因产生及分布机制。在研发新型电催化过滤膜的基础上,构建电化学膜生物反应器系统,实现抗生素、抗药基因污染物的强化去除。该课题的研究对于优化抗生素废水生物电化学处理工艺的运行及控制抗药基因的排放具有理论意义和实际价值。

项目摘要

抗生素的大量及其向环境的持续排放,促进了抗性细菌(ARB)和抗性基因(ARGs)的大量传播,给人类健康带来潜在危害。在污水处理系统中,抗生素仅部分被去除,并且在生化降解抗生素过程中产生的ARGs会进一步释放到环境中。本课题首先针对抗生素污染物的强化降解去除,构建了生物电化学系统来处理氯霉素废水,考察了生物电化学强化氯霉素去除的能力,同时确定了生物电化学系统中ARGs的归趋。然后基于微生物群落、整合子的丰度和ARGs的相关性分析结果确定了宿主菌变化和水平转移对ARGs变化的贡献,揭示了ARGs转移机制。最后,通过在超滤膜上修饰二氧化钛光催化材料构建光催化膜过滤系统,研究膜截留及光催化降解过程对于抗性细菌及抗性基因的去除性能和机制,并对城市污水处理工艺二级出水进行深度处理,最终实现了对抗性细菌及抗性基因的有效截留及去除。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

相似国自然基金

1

人工湿地系统中磺胺类抗生素的生物降解机制和生物强化去除研究

批准号:51778006
批准年份:2017
负责人:谢曙光
学科分类:E1002
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

膜生物反应器对典型抗生素的强化去除机制研究

批准号:51408425
批准年份:2014
负责人:赵文涛
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

抗生素生产废水处理过程中抗生素及抗药菌的行为与控制

批准号:20477056
批准年份:2004
负责人:杨敏
学科分类:B0603
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
4

光催化强化生物电化学系统削减污泥中耐药菌与抗生素抗性基因的机制研究

批准号:51908100
批准年份:2019
负责人:于航
学科分类:E1006
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目