多級(jí)厭氧系統(tǒng)對(duì)土霉素菌渣無害化處理的中試研究

徐建清?陳舟舟?陳代杰?林挺?譚俊?黃鎮(zhèn)宇?儲(chǔ)消和?劉鵬宇

摘要：目的 研究多級(jí)厭氧系統(tǒng)對(duì)土霉素菌渣的減量化和無害化處理的水平以及沼泥對(duì)沙化土壤和紫花苜蓿的改良促進(jìn)作用。方法 以化學(xué)需氧量（COD）為減量化驗(yàn)證參數(shù)，土霉素含量為無害化驗(yàn)證參數(shù)，通過檢測(cè)處理前后COD和土霉素的變化考察多級(jí)厭氧系統(tǒng)的降解效率。以土壤養(yǎng)分和植物萌芽率及株高為資源化驗(yàn)證參數(shù)，以土壤中土霉素抗性基因含量為無害化驗(yàn)證參數(shù)，通過檢測(cè)施加沼泥前后各參數(shù)的變化考察沼泥的資源化和無害化利用。結(jié)果 經(jīng)3個(gè)周期的多級(jí)厭氧系統(tǒng)處理，土霉素菌渣中COD降解率達(dá)到87.58%，土霉素含量降解率達(dá)到99.44%；施加沼泥至沙化土壤后，有機(jī)質(zhì)含量增加1645.74%，全氮含量增加3654.39%，全磷含量增加29.17%，全鉀含量增加31.08%，紫花苜蓿株高提高166.16%，土壤中抗性基因intⅠ1、tetC和tetW含量下降，抗性基因tetM含量無明顯變化，抗性基因tetQ含量顯著上升。結(jié)論 多級(jí)厭氧系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)土霉素菌渣的減量化和無害化處理，沼泥具有改良沙化土壤養(yǎng)分和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的效果，對(duì)部分抗性基因有促降解作用，但仍需關(guān)注抗性基因tetQ的變化。

關(guān)鍵詞：多級(jí)厭氧系統(tǒng)；土霉素菌渣；抗性基因；減量化；無害化

中圖分類號(hào)：R978.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Pilot study on the harmless treatment of oxytetracycline residues

by multi-stage anaerobic system

Xu Jian-qing1，2， Chen Zhou-zhou2， Chen Dai-jie2， Lin Ting2， Tan Jun3，

Huang Zhen-yu4， Chu Xiao-he1， and Liu Peng-yu2

（1 Collaborative Innovation Center of Yangtze River Delta Region Green Pharmaceuticals， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014; 2 School of Pharmacy， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200240; 3 Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry， Shanghai 201203; 4 College of Food Science and Technology， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014）

Abstract? ? Objective To study the level of reduction and harmless treatment of oxytetracycline residues by multi-stage anaerobic system and the improvement and promotion of sludge on desertified soil and alfalfa. Methods Taking chemical oxygen demand （COD） as a reduction verification parameter， and oxytetracycline content as a harmlessness verification parameter， the degradation efficiency of the multi-stage anaerobic system was investigated by detecting changes in COD and oxytetracycline before and after treatment. Taking soil nutrients， plant germination rate and plant height as resource verification parameters， and oxytetracycline ARGs content in soil as harmless verification parameters， resources and harmless utilization of the sludge is investiged by detecting the changes of various parameters before and after applying sludge. Results After 3 cycles of multi-stage anaerobic system treatment， the degradation rate of COD in the oxytetracycline residues reached 87.58%， and the degradation rate of oxytetracycline content reached 99.44%; after applying sludge to the sandy soil， the organic matter content increased by 1645.74 %， total nitrogen content increased by 3654.39%， total phosphorus content increased by 29.17%， total potassium content increased by 31.08%， alfalfa plant height increased by 166.16%， and the contents of ARGs intI1， tetC and tetW in the soil decreased significantly， the content of tetM did not change significantly， and the content of tetQ increased significantly. Conclusion The multi-stage anaerobic system can achieve the reduction and harmless treatment of oxytetracycline residues. The sludge can improve the nutrients of sandy soil and promote the growth of plant， and it can promote the degradation of some ARGs content， but still need to pay attention to the changes of tetQ.

Key words? ? Multi-stage anaerobic system; Oxytetracycline residues; ARGs; Reduction; Harmlessness

抗生素菌渣中粗蛋白、粗纖維等有機(jī)質(zhì)含量豐富，資源化價(jià)值高，抗生素菌渣在2008年因殘留抗生素進(jìn)入土壤后影響農(nóng)作物生長(zhǎng)[1]、易污染排放地的微生物群落導(dǎo)致超級(jí)細(xì)菌的誕生[2]、又進(jìn)一步滲透轉(zhuǎn)移至地表水和地下水[3]等一系列危害被專家組委會(huì)定義為高危固廢，后被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》[4]，只能選擇成本大且存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)的填埋和焚燒方法[5]；而我國(guó)現(xiàn)存藥企數(shù)量多、規(guī)模小，對(duì)于產(chǎn)生的大量抗生素菌渣缺乏科學(xué)有效的處理。基于此，抗生素菌渣的無害化處理和資源化利用成為研究熱點(diǎn)[6]。本研究采用的土霉素菌渣屬于四環(huán)素抗生素中的一種，廣泛應(yīng)用于禽類獸類魚類的動(dòng)物飼料中，用于抵抗防范養(yǎng)殖物病害[7]。隨著土霉素生產(chǎn)技術(shù)的提高以及抗病效果優(yōu)異，土霉素產(chǎn)量和需求逐年上漲，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的菌渣也逐漸成為新的環(huán)境處理問題[8]。

近年來對(duì)土霉素菌渣的減量化處理大多采用物理處理（填埋）、化學(xué)處理（焚燒）、生物處理（好氧堆肥和厭氧消化）。其中填埋處理是較為普遍的固廢處理方式，技術(shù)成本低，處理量大，然而填埋存在需要占用大量土地、滲透液污染環(huán)境、處理時(shí)間長(zhǎng)等問題；焚燒處理是將菌渣在800℃至1200℃的焚燒爐中進(jìn)行燃燒，土霉素殘留的去除效果較好，缺點(diǎn)是前期設(shè)備投入和后期燃料消耗的成本過高，同時(shí)焚燒不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致二次污染[9]；好氧堆肥是利用微生物通過高溫發(fā)酵對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行腐化和降解從而達(dá)到土霉素菌渣的無害化，郭夢(mèng)婷[10]研究發(fā)現(xiàn)，10、50、100和150 mg/kg土霉素殘留處理在30 d堆肥后土霉素的降解率分別為27.22%、81.06%、88.3%和82.64%；厭氧消化是指在沒有游離氧的條件下，以厭氧微生物為主對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解、穩(wěn)定的一種無害化處理方式[11]。傳統(tǒng)的厭氧消化以單極厭氧罐為主，本研究采用的多級(jí)厭氧系統(tǒng)進(jìn)行了分級(jí)分相工藝優(yōu)化，使得厭氧消化3個(gè)階段的反應(yīng)效率達(dá)到最大。

本研究采用多級(jí)厭氧降解技術(shù)對(duì)土霉素菌渣進(jìn)行減量化和無害化處理，該反應(yīng)系統(tǒng)此先已在阿卡波糖、螺旋霉素等制藥廢渣中應(yīng)用，效果顯著[12]。

四環(huán)素類抗生素的固-液吸附分配系數(shù)遠(yuǎn)高于常見的磺胺類抗生素，易在土壤中吸附積累，破壞微生物群落，使其產(chǎn)生抗性基因，進(jìn)而破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)能量雙鏈條。同時(shí)，蔬菜作物亦可能直接吸收四環(huán)類抗生素，威脅食品安全[13]。本研究通過實(shí)驗(yàn)室花盆小試來驗(yàn)證土霉素菌渣經(jīng)過多級(jí)厭氧降解后對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[14]，以期為土霉素菌渣的無害化處理與資源化利用提供相關(guān)研究借鑒。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 土霉素發(fā)酵菌渣及接種污泥來源

土霉素發(fā)酵菌渣取自內(nèi)蒙古某制藥廠，呈棕黃色顆粒狀，pH約為8～10，在厭氧處理前需將其粉碎后加水?dāng)噭蚺涑晒腆w含量為40 g/L的菌渣液，再由螺桿泵泵入多級(jí)厭氧系統(tǒng)進(jìn)行中試試驗(yàn)。多級(jí)厭氧系統(tǒng)的接種污泥取自內(nèi)蒙古某制藥廠污水站UASB反應(yīng)器中的厭氧污泥，污泥含量約為40～50 g/L。

1.2 中試設(shè)備及運(yùn)行過程

多級(jí)厭氧系統(tǒng)主要由3部分組成，一是配料預(yù)處理池，主要用于配制中試試驗(yàn)所用的土霉素菌渣液；二是主反應(yīng)器，包括水解酸化池、pH調(diào)節(jié)池和3個(gè)串聯(lián)的厭氧罐，是土霉素菌渣厭氧降解的主要場(chǎng)所；三是污泥沉淀及濃縮池，主要用于厭氧污泥回流及產(chǎn)生的沼泥濃縮。中試試驗(yàn)所用的配料預(yù)處理池有效容積為2 m3，配備攪拌混勻裝置；水解酸化池有效容積為0.25 m3，接種污泥為池體有效容積的1/2；pH調(diào)節(jié)池有效容積為0.1 m3，該池配置酸堿加藥裝置，用于調(diào)節(jié)水解酸化池出料的pH；3個(gè)厭氧罐的直徑為0.7 m，高度為3.6 m，每個(gè)厭氧塔的有效容積為1 m3，接種污泥為各個(gè)厭氧塔有效容積的1/2，每個(gè)厭氧塔配備回流泵，可進(jìn)行厭氧罐內(nèi)污泥的循環(huán)攪拌，各個(gè)厭氧罐外側(cè)設(shè)有電加熱套，可穩(wěn)定維持運(yùn)行溫度35℃；污泥沉淀池的有效容積為0.3 m3，污泥濃縮池的有效容積為2 m3（圖1）。

多級(jí)厭氧系統(tǒng)對(duì)土霉素菌渣的處理過程為：將菌渣和清水在配料預(yù)處理池中混合，配成固態(tài)含量為40 g/L的菌渣液，多級(jí)厭氧系統(tǒng)為序批式處理，每天泵入系統(tǒng)中處理菌渣液量為250 L，菌渣液在水解酸化池中反應(yīng)停留時(shí)間為1 d，然后泵入pH調(diào)節(jié)池中進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，控制進(jìn)入1號(hào)厭氧罐的物料pH為6.9～7.2。菌渣液依次經(jīng)過1～3號(hào)厭氧罐處理，總厭氧停留時(shí)間為12 d，每天開啟厭氧罐的回流泵循環(huán)攪拌1 h。3號(hào)厭氧罐出料進(jìn)入污泥沉淀池后，上清沼液排出，底部沉淀的厭氧污泥泵入污泥濃縮池進(jìn)一步依靠重力沉降濃縮，定期將污泥濃縮池中上清排出，底部濃縮沼泥最后經(jīng)疊螺機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行固液分離，獲得固體厭氧沼泥。多級(jí)厭氧運(yùn)行過程中1～3號(hào)厭氧罐均會(huì)產(chǎn)生沼氣，通過設(shè)置排氣管，將3個(gè)罐產(chǎn)生的沼氣統(tǒng)一收集，因產(chǎn)量有限暫時(shí)無法利用，故收集后點(diǎn)燃處理。運(yùn)行過程中檢測(cè)pH、化學(xué)需氧量（COD）及抗生素殘留含量變化[15]。

1.3 多級(jí)厭氧系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)

1.3.1 pH及COD檢測(cè)

pH檢測(cè)采用酸度計(jì)電極法[16]測(cè)定，COD檢測(cè)采用快速消解分光光度法：將樣品稀釋至COD含量500 mL/L以內(nèi)，吸取稀釋液2.5 mL，加入重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0.7 mL，搖勻，再加入濃硫酸4.8 mL，搖勻，165℃消解10 min。降溫2 min后加入蒸餾水2.5 mL，混勻靜置冷卻至室溫，分光光度計(jì)波長(zhǎng)600 nm下檢測(cè)。與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較計(jì)算得出COD含量[17]。

1.3.2 樣品中土霉素含量檢測(cè)

樣品前處理：采用流動(dòng)相配比溶液對(duì)土霉素菌渣進(jìn)行提取，樣品與提取溶液的體積比為1：500，超聲30 min，220 r/min搖床1 h，超聲30 min，濾液過濾并洗滌濾餅，合并濾液。液相條件：液相儀器-Agient 1200型高效液相色譜儀，配紫外檢測(cè)器；色譜柱為ZORBAX Eclipse XDB-C18；柱溫35℃；流動(dòng)相為磷酸二氫鉀：乙腈=80：20；流速為1 mL/min；時(shí)間為15 min；波長(zhǎng)為355 nm[18]。檢測(cè)方法定量限0.1 mg/L，檢測(cè)限0.01 mg/L。

1.4 土霉素菌渣的多級(jí)厭氧產(chǎn)物（沼泥）對(duì)環(huán)境影響的效果考察

1.4.1 沼泥對(duì)紫花苜蓿的影響

（1）紫花苜蓿發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定? ? 用玻璃平板為載體，鋪上一層吸水紙，滴加蒸餾水浸濕吸水紙，在紙上擺放20粒苜蓿種子，間隔分明，最后加入10滴沼泥浸提液，用蒸餾水做對(duì)照，每組處理做3個(gè)平行，生化恒溫箱中25℃培養(yǎng)，48 h后測(cè)種子發(fā)芽率和根長(zhǎng)，并計(jì)算GI。

（2）紫花苜蓿株高的測(cè)定? ? 試驗(yàn)植物選取紫花苜蓿，培養(yǎng)基質(zhì)選取沙化土壤，采用高15 cm，底面半徑6 cm的圓柱形花盆，底部5 cm用純沙土鋪墊，上層10 cm采取沼泥和沙土的混合土樣，以沼泥施加量為變量設(shè)置四個(gè)處理，分別為沼泥施加量：0 t/ha（以下簡(jiǎn)稱空白組）、沼泥施加量：10 t/ha（以下簡(jiǎn)稱低施加量組）、沼泥施加量：20 t/ha（以下簡(jiǎn)稱中施加量組）、沼泥施加量：30 t/ha（以下簡(jiǎn)稱高施加量組）。每組處理做3個(gè)平行，每個(gè)平行種植生長(zhǎng)狀況相近的10株紫花苜蓿苗，白天室溫控制在20℃～26℃，晚上室溫停止控溫，隨環(huán)境變化，每日早晚八點(diǎn)各澆水一次，每個(gè)處理溫度控制和澆水一致且試驗(yàn)全程不添加其他肥料和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。每6 d記錄各組紫花苜蓿株高變化。

1.4.2 沼泥對(duì)土壤的影響

（1）土壤樣品取樣及前處理? ? 土壤取樣：五點(diǎn)法取樣，每個(gè)花盆平面選取隨機(jī)不相近的五點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)面積1 cm2，鏟去每個(gè)選中點(diǎn)的上方2 cm土樣，再用小鏟挖出1 cm3土樣，將每個(gè)花盆挖出的五個(gè)土樣混合均勻。樣品前處理：將采回的土樣，放在塑料布上，攤成薄薄的一層，置于室內(nèi)通風(fēng)陰干。在土樣半干時(shí)，須將大土塊搟碎，完全干后，再進(jìn)行小心研磨，防止結(jié)塊。

（2）土壤養(yǎng)分含量測(cè)定? ? 對(duì)初始沙土、沼泥及沙土-沼泥混合土樣進(jìn)行土壤養(yǎng)分檢測(cè)。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測(cè)定，全氮采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷指標(biāo)采用堿熔法測(cè)定，全鉀指標(biāo)采用氫氟酸消解法測(cè)定[16]。

（3）土壤中抗性基因測(cè)定? ? 在PCR反應(yīng)體系中，加入SYBR熒光染料，SYBR熒光染料特異性地?fù)饺隓NA雙鏈后，發(fā)射熒光信號(hào)。提取土壤樣品基因組DNA后進(jìn)行qPCR，反應(yīng)條件為：95℃預(yù)變性5 min后，95℃變性15 s，退火30 s，72℃延伸30 s，共35個(gè)循環(huán)，最后72℃延伸7 min。檢測(cè)項(xiàng)為16S、整合子intⅠ1及抗性基因tetC、tetM、tetQ和tetW。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2016和SPSS 26統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算，圖形處理采用Microsoft Excel 2016完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 多級(jí)厭氧系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)變化

2.1.1 pH變化

多級(jí)厭氧設(shè)備運(yùn)行時(shí)pH變化情況如下圖2所示。數(shù)據(jù)中整體pH呈現(xiàn)配料池＞3號(hào)罐＞2號(hào)罐＞1號(hào)罐＞酸化池的規(guī)律，其中在熱堿裂解土霉素菌渣的配料池中會(huì)加入較大量的氫氧化鈉，導(dǎo)致pH上升，而進(jìn)入酸化池后，經(jīng)過1 d的停留時(shí)間，pH出現(xiàn)較大幅度的降低，其原因是在此階段進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，隨后為達(dá)到主體罐的最適pH，在泵入主體罐前進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，導(dǎo)致后續(xù)主體罐的pH上升。其中1號(hào)罐受到酸化池和人工調(diào)節(jié)的影響最大，pH波動(dòng)也較為明顯。而2號(hào)罐和3號(hào)罐在經(jīng)過1號(hào)罐的緩沖調(diào)節(jié)之后，受到的影響已經(jīng)大大下降，逐漸趨于穩(wěn)定。

2.1.2 COD變化

多級(jí)厭氧設(shè)備運(yùn)行時(shí)COD變化情況如圖3所示，數(shù)據(jù)顯示土霉素菌渣經(jīng)過多級(jí)處理后，COD含量逐級(jí)? ? ?降低。其中經(jīng)過酸化池的處理COD降解效率最強(qiáng)，最大時(shí)能達(dá)到55.92%的降解幅度，最后經(jīng)過3號(hào)罐反應(yīng)后整體能達(dá)到最大為87.58%的COD降解幅度。表明多級(jí)厭氧系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)土霉素菌渣的減量化處理。

通過對(duì)比pH在多級(jí)厭氧系統(tǒng)各個(gè)階段和各級(jí)設(shè)備的變化以及COD各個(gè)階段和各級(jí)設(shè)備的變化中發(fā)現(xiàn)，酸化池在試驗(yàn)前期對(duì)COD的降解效率并不高這與前期酸化池pH波動(dòng)較大對(duì)應(yīng)，而2號(hào)罐和3號(hào)罐的COD降解效率在整個(gè)試驗(yàn)階段都較為穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)了這二者較為穩(wěn)定的pH變化。這表明pH對(duì)多級(jí)厭氧系統(tǒng)具有重要指導(dǎo)意義，維持pH的穩(wěn)定能較好地促進(jìn)多級(jí)厭氧系統(tǒng)對(duì)土霉素菌渣的減量化處理。

2.1.3 土霉素含量變化

多級(jí)厭氧系統(tǒng)以12 d為一個(gè)周期，在經(jīng)過三個(gè)周期的運(yùn)行后pH和COD變化都基本穩(wěn)定。穩(wěn)定后在3號(hào)罐出料口取樣檢測(cè)土霉素含量，檢測(cè)結(jié)果如圖4～5所示，與初始的土霉素菌渣進(jìn)行比較。初始時(shí)土霉素含量為17.95 mg/L，而經(jīng)過多級(jí)厭氧處理后，已檢測(cè)不到土霉素的存在。檢測(cè)方法定性限0.01 mg/L，

據(jù)此得知多級(jí)厭氧系統(tǒng)對(duì)土霉素菌渣中土霉素殘留降解率達(dá)到99.44%以上，顯著地表明多級(jí)厭氧系統(tǒng)有利于土霉素菌渣的無害化處理。葉東旭[19]研究結(jié)果表明，靜態(tài)厭氧消化運(yùn)行15 d后，有23.92%的土霉素通過水解途徑而降解，通過生物降解途徑降解的土霉素達(dá)到37.82%，總體降解率為61.74%。通過半連續(xù)流單相中溫厭氧反應(yīng)器對(duì)土霉素總體降解率最高可達(dá)到87.04%。對(duì)比表明多級(jí)厭氧系統(tǒng)相比較傳統(tǒng)的厭氧消化處理，對(duì)土霉素降解效率更高。

土霉素菌渣經(jīng)過加水稀釋后在配料池中含量為4.1 mg/L，經(jīng)過酸化池水解酸化后略有降低，限制于停留時(shí)間過低，土霉素降解量不高，進(jìn)入主罐后有顯著的下降趨勢(shì)，其中1號(hào)罐降解效率達(dá)到了50.98%，效果最強(qiáng)，這也驗(yàn)證了多級(jí)厭氧第一段水解酸化效果能達(dá)到最大化，從而促進(jìn)對(duì)土霉素的降解和無害化處理。

2.2 土霉素菌渣的多級(jí)厭氧產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響

2.2.1 沼泥對(duì)紫花苜蓿的影響

紫花苜蓿發(fā)芽指數(shù)試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，圖中數(shù)據(jù)顯示施加沼泥后的土壤混合物并不會(huì)對(duì)苜蓿種子造成毒害作用，并且存在一定程度的促進(jìn)萌發(fā)效果。

紫花苜蓿生長(zhǎng)株高隨不同處理的結(jié)果如圖7所示，圖中數(shù)據(jù)顯示施加沼泥后紫花苜蓿株高有顯著的提升，這也反映出在生長(zhǎng)階段土霉素菌渣經(jīng)過多級(jí)厭氧系統(tǒng)處理后的沼泥并不會(huì)抑制紫花苜蓿的生長(zhǎng)。反而由于富含有機(jī)質(zhì)和全氮，促進(jìn)了苜蓿的生長(zhǎng)。結(jié)果反應(yīng)多級(jí)厭氧系統(tǒng)有利于土霉素菌渣的無害化處理，并具有改造為植物有機(jī)肥的潛力。

2.2.2 沼泥對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

沙化土壤養(yǎng)分在施入沼泥后的變化情況如圖8所示，數(shù)據(jù)顯示各項(xiàng)指標(biāo)均有提升，且提升幅度隨沼泥施加量的增加而增加，其中有機(jī)質(zhì)和全氮含量受到沼泥的影響最顯著，提升效果十分明顯，沼泥高施加量組有機(jī)質(zhì)提升達(dá)到了1645.74%，全氮提升達(dá)到了3654.39%。全磷和全鉀提升幅度較小，高施加量組全磷提升幅度為29.17%，全鉀為31.08%。造成這種現(xiàn)象的主要原因是多級(jí)厭氧系統(tǒng)的原料土霉素菌渣主要是微生物培養(yǎng)基和破碎的細(xì)胞，含有豐富的有機(jī)質(zhì)和蛋白質(zhì)，再經(jīng)過多級(jí)厭氧降解一部分后，仍存在較小分子的有機(jī)物和蛋白質(zhì)。沼泥的施入極大地改良了沙化土壤的養(yǎng)分含量，這表明多級(jí)厭氧系統(tǒng)有利于土霉素菌渣的資源化處理。

2.2.3 沼泥對(duì)土壤土霉素抗性基因含量的影響

在試驗(yàn)前0 d和經(jīng)過30 d的花盆小試后取部分土樣，分析各組間土樣中土霉素抗性基因的差異，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖9所示。intⅠ1、tetC、tetM、tetQ和tetW 5項(xiàng)指標(biāo)代表土壤中土霉素抗性基因數(shù)量，數(shù)據(jù)顯示在空白土樣中也檢查出存在intⅠ1、tetC、tetM、tetQ和tetW抗性基因，但在空白土樣中并未檢測(cè)出土霉素的存在，這表明天然的自然環(huán)境中也會(huì)因?yàn)楦鞣N非直接傳播例如空氣、水循環(huán)系統(tǒng)等帶來土霉素抗性細(xì)菌。在經(jīng)過30 d的試驗(yàn)后，各類抗性基因均有所變化。其中抗性基因intⅠ1在30 d后空白組與施加沼泥的試驗(yàn)組中的低施加量組和中施加量組無明顯變化，而高施加量組出現(xiàn)抗性基因intⅠ1的降低，表明施加沼泥對(duì)降低土壤中intⅠ1含量有較小的促進(jìn)作用，且這個(gè)促降解作用需在施加量大的前提下才會(huì)觸發(fā)；抗性基因tetC在30 d后相比較于空白組，各個(gè)試驗(yàn)組均有大幅度降低，且隨著沼泥施加量的增大，抗性基因tetC下降越明顯，表明施加沼泥對(duì)降低土壤中tetC含量有顯著的促進(jìn)作用；抗性基因tetM在30 d后空白組與施加沼泥的試驗(yàn)組無明顯變化，表明土壤中tetM含量變化與施加沼泥無顯著關(guān)系；抗性基因tetQ在30 d后相比較于空白組，施加沼泥的三個(gè)處理的tetQ含量均有所增加，這表明施加沼泥會(huì)增加土壤中tetQ含量。抗性基因tetW在30 d后相比較于空白組，各個(gè)試驗(yàn)組均有大幅度降低，且隨著沼泥施加量的增大，抗性基因tetW下降越明顯，表明施加沼泥對(duì)降低土壤中tetW含量有顯著的促進(jìn)作用。

3 結(jié)論

（1）多級(jí)厭氧系統(tǒng)能夠?qū)⑼撩顾鼐腃OD含量降解87.58%，其中酸化池環(huán)節(jié)COD降解效率最佳，可達(dá)到55.92%，實(shí)現(xiàn)土霉素菌渣的減量化處理。

（2）多級(jí)厭氧系統(tǒng)能夠?qū)⑼撩顾鼐耐撩顾睾繌?7.95 mg/L降解至檢測(cè)限以下，實(shí)現(xiàn)降解率99.44%以上，實(shí)現(xiàn)高效土霉素菌渣的無害化處理。

（3）pH對(duì)多級(jí)厭氧系統(tǒng)降解土霉素具有重要的指導(dǎo)意義，維持pH穩(wěn)定在6.8～7.3范圍之內(nèi)能夠達(dá)到反應(yīng)系統(tǒng)的最大效率。

（4）土霉素菌渣經(jīng)多級(jí)厭氧處理后的沼泥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和全氮，能顯著地提高土壤養(yǎng)分含量，且能夠促進(jìn)紫花苜蓿種子的萌芽和苜蓿植株的生長(zhǎng)，具有作為土壤改良劑和生物有機(jī)肥料的潛力，實(shí)現(xiàn)土霉素菌渣的資源化處理。

（5）沼泥施加后，土壤中抗性基因變化趨勢(shì)各異，其中抗性基因intⅠ1、tetC和tetW含量均有所下降，抗性基因tetM不受沼泥施加的影響，抗性基因tetQ含量出現(xiàn)上升趨勢(shì)，需在應(yīng)用時(shí)關(guān)注tetQ含量變化。

參 考 文 獻(xiàn)

姚建華， 牛德奎， 李兆君， 等. 抗生素土霉素對(duì)小麥根際土壤酶活性和微生物生物量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010， 43（4）： 721-728.

賈璦， 胡建英， 孫建仙， 等. 環(huán)境中的醫(yī)藥品與個(gè)人護(hù)理品[J]. 化學(xué)進(jìn)展， 2009， 21（Z1）： 389-399.

Cheng D M， Liu X H， Wang L， et al. Seasonal variation and sediment–water exchange of antibiotics in a shallower large lake in North China[J]. Sci Total Environ， 2014， 476-477： 266-275.

國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄（2021年版）[J]. 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院公報(bào)， 2021（4）： 18-46.

展海銀， 周啟星. 環(huán)境中四環(huán)素類抗生素污染處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)， 2021， 11（3）： 571-581.

陳冠益， 劉環(huán)博， 李健， 等. 抗生素菌渣處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境化學(xué)， 2021， 40（2）： 459-473.

曾巧云， 丁丹， 檀笑. 中國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中四環(huán)素類抗生素污染現(xiàn)狀及來源研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2018， 27（9）： 1774-1782.

秦松巖， 李杭， 山丹， 等. 四環(huán)素類抗生素生產(chǎn)廢水處理現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J]. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016， 32（2）： 50-54.

李再興， 田寶闊， 左劍惡， 等. 抗生素菌渣處理處置技術(shù)進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程， 2012， 30（2）： 72-75.

郭夢(mèng)婷. 高土霉素殘留豬糞的高效好氧堆肥技術(shù)研究[D]. 浙江工商大學(xué)， 2012.

朱培， 張建斌， 陳代杰. 抗生素菌渣處理的研究現(xiàn)狀和建議[J]. 中國(guó)抗生素雜志， 2013， 38（9）： 647-651.

朱培， 張建斌， 李繼安， 等. 多級(jí)厭氧法處理螺旋霉素工業(yè)發(fā)酵菌渣效果的研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)， 2014， 8（2）： 703-708.

吳小蓮， 向壘， 莫測(cè)輝， 等. 長(zhǎng)期施用糞肥蔬菜基地蔬菜中典型抗生素的污染特征[J]. 環(huán)境科學(xué)， 2013， 34（6）： 2442-2447.

楊濤， 劉鵬宇， 徐亞強(qiáng)， 等. 多級(jí)厭氧系統(tǒng)處理阿卡波糖廢渣的中試[J]. 環(huán)境工程， 2021， 39（4）： 123-127.

劉鵬宇， 何志勇， 陳佳容， 等. 四級(jí)串聯(lián)厭氧反應(yīng)器對(duì)阿卡波糖廢渣的減量處理[J]. 環(huán)境工程， 2017， 35（7）： 126-130.

魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社， 2000.

國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局. 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). HJ/T 399-2007水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定快速消解分光光度法[S]. 北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社， 2017： 1-7.

錢昊， 汪電雷， 李瑋. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化鹽酸四環(huán)素有關(guān)物質(zhì)HPLC分析方法[J]. 中國(guó)抗生素雜志， 2021， 46（4）： 279-286.

葉東旭. 厭氧消化工藝處理含土霉素污水廠污泥研究[D]. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2015.