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制药废水中抗生素抗性的污染特征、检测手段和控制方法

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环境科学 2024年第2期45卷 844-853页

作者：彭安萍高虎张新波天津城建大学环境与市政工程学院天津300384

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌(ARBs)及抗性基因(ARGs)等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生... 详细信息

制药行业废水中含有大量的抗生素、抗生素抗性细菌(ARBs)及抗性基因(ARGs)等新污染物,现今的生物处理工艺尚不能有效地对其进行去除.最终以上新污染物随出水进入各类水体或渗入土壤,造成环境污染,影响人类健康.因此,探明制药废水中抗生素、ARBs和ARGs的污染特征,知晓检测和控制废水中抗生素抗性污染的方法,对于削减环境中的抗生素和ARGs,评估抗生素抗性的生态风险至关重要.针对制药废水处理厂(PWWTPs)环境中的抗生素抗性污染问题,讨论了制药废水中的抗生素、ARBs和ARGs的污染现状;概述了制药废水环境中抗生素抗性的不同评估方法;最后对PWWTPs中常用去除抗生素及ARGs的废水处理技术进行了概述,以期为环境中抗生素及抗性基因的生态风险评价及科学防治提供理论依据.

关键词：制药废水抗生素抗性基因(ARGs) 抗性细菌(ARBs) 污染特征检测方法

多环芳烃污染对植物内生细菌分布及相关降解基因多样性的影响

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多环芳烃污染对植物内生细菌分布及相关降解基因多样性的影响

作者：彭安萍南京农业大学

学位级别：硕士

多环芳烃(PAHs)是一类在环境中广泛存在的持久性有机污染物,其在土壤中易持留、难降解,严重影响农产品安全,可通过食物链危害人群健康和生态安全。能否利用植物内生细菌来调控植物体内PAHs的代谢,进而规避植物有机污染风险、保障农产品... 详细信息

多环芳烃(PAHs)是一类在环境中广泛存在的持久性有机污染物,其在土壤中易持留、难降解,严重影响农产品安全,可通过食物链危害人群健康和生态安全。能否利用植物内生细菌来调控植物体内PAHs的代谢,进而规避植物有机污染风险、保障农产品安全?这一问题已引起学者广泛关注。了解污染区植物内生细菌的群落结构及其与污染物降解相关基因的多样性,这对于筛选出具有污染物降解功能的内生细菌、更加有效地利用内生细菌来消除植物污染风险等具有重要意义。然而遗憾的是,国内外迄今有关PAHs污染下植物内生细菌的种群和群落结构以及内生细菌中与PAHs降解相关基因的研究仍几近空白。本研究采集了长期在PAHs污染区生长、距污染源不同距离且长势较为一致的两种常见植物—看麦娘和酢浆草,采用有机溶剂萃取法、高效液相色谱分析法(HPLC)、微生物学传统分离培养法,结合现代分子生物学技术中变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术,研究了不同PAHs污染强度下两种植物体内内生细菌的种群特性、群落结构分布及变化趋势;分析了植物体内与PAHs代谢相关基因的分布及多样性;验证了分离出的可培养内生细菌对常见PAHs的耐受性。主要研究结果如下：(1)通过传统的涂布平板法,研究了不同PAHs污染区域两种植物体内可培养内生细菌的种群及数量变化。实验结果显示,在PAHs污染场地中生长的两种植物体内均存在有数量可观的可培养内生细菌,但其种群多样性并不高,同时PAHs污染水平可显著影响可培养内生细菌的数量及种群特征。不同PAHs污染区两种植物体内内生细菌的数量为104到107CFU·g-1(鲜重),随着污染程度的增强,其数量不断减少。经形态观察、生理生化特征分析及16SrRNA基因序列同源性鉴定,从两种植物体内共分离出68株可培养内生细菌,分别属于14个属,5个纲,3个门(Firmicutes、 Proteobacteria及Bacteroidetes)。随着PAHs浓度的变化,各种属内生细菌所占比例有所不同,但Bacillus spp.和Pseudomonas spp在不同程度的PAHs污染下均为两种植物体内可培养内生细菌的优势种群。对分离出的68株可培养内生细菌进行PAH耐受性验证,结果表明,大多数内生细菌对不同PAHs具有一定的耐受性,部分内生细菌可利用供试的PAH为唯一碳源或能源进行生长。(2)提取供试植物中内生细菌的总DNA,采用PCR-DGGE技术揭示了PAHs污染区不同植物组织中内生细菌的群落结构及多样性的动态。结果显示,内生细菌的群落结构取决于植物类型、植物组织以及土壤和植物中PAHs的含量。不同污染区、不同植物组织中内生细菌的优势菌群不尽相同,一般来说中低水平PAHs污染条件下植物内生细菌具有较高的多样性,且根组织中内生细菌的多样性要高于茎叶组织。如低污染区看麦娘根中内生细菌的香农-威尔指数(Shannon-Wiener Index)为3.38,而高污染区看麦娘茎叶中内生细菌的香农-威尔指数仅为2.74。实验从两种植物内生细菌16S rRNA基因V3区的DGGE凝胶中分离、鉴定出77条序列,其中大部分属于不可培养细菌(uncultured bacteria).通过系统进化分析可得,这77条序列分别属于4个门：Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria及Bacteroidetes。数据结果分析显示,不论在何种PAHs污染条件下,Proteobacteria均为两种供试植物体内的优势菌群。(3)选用萘双加氧酶(NAH)基因和苯酚单加氧酶(PHE)基因这两种与植物体内PAHs代谢密切相关的基因,采用PCR-DGGE技术研究了PAHs污染下两种基因在看麦娘和酢浆草组织内的分布及多样性情况。研究结果表明,不同浓度的PAHs污染下,两种植物组织内均含有一定量的NAH基因和PHE基因,其中PHE基因的含量要高于NAH基因。从两种基因的DGGE凝胶中共分离鉴定出48条优势条带的序列,其中NAH基因9条,PHE基因39条。

关键词：多环芳烃植物内生细菌群落结构多样性降解基因

功能内生细菌对植物体内有机污染物代谢的影响

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农业环境科学学报 2013年第4期32卷 668-674页

作者：彭安萍刘娟凌婉婷陈则友南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095

土壤有机污染危及农产品安全和人体健康。筛选具有降解有机污染物功能的植物内生细菌,并将其定殖于植物体,有望调控植物体内有机污染物的代谢过程,从而有效地规避植物有机污染的风险,相关研究受到国内外研究者的关注。通过综述近年来有... 详细信息

土壤有机污染危及农产品安全和人体健康。筛选具有降解有机污染物功能的植物内生细菌,并将其定殖于植物体,有望调控植物体内有机污染物的代谢过程,从而有效地规避植物有机污染的风险,相关研究受到国内外研究者的关注。通过综述近年来有关具有有机污染物降解功能的植物内生细菌分离、筛选的研究进展,分析了功能内生细菌对植物体内有机污染物代谢的影响,揭示了功能内生细菌调控植物体内有机污染物代谢的机理,为进一步利用内生细菌调控植物有机污染的风险提供了思路和依据。

关键词：内生细菌有机污染物植物代谢微生物

黑麦草体内POD和PPO活性及可培养内生细菌种群对不同浓度菲污染的响应

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南京农业大学学报 2013年第6期36卷 51-59页

作者：盛月慧刘娟高彦征高曦朱雪竹彭安萍南京农业大学资源与环境科学学院/土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

以菲为多环芳烃(PAHs)的代表物,采用水培体系研究不同浓度菲污染对黑麦草体内可培养内生细菌数量和种群特性的影响,并探讨黑麦草体内和菲代谢密切相关的过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性的变化。结果表明:菲污染对黑麦草茎叶部POD... 详细信息

以菲为多环芳烃(PAHs)的代表物,采用水培体系研究不同浓度菲污染对黑麦草体内可培养内生细菌数量和种群特性的影响,并探讨黑麦草体内和菲代谢密切相关的过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性的变化。结果表明:菲污染对黑麦草茎叶部POD和PPO活性有轻微的促进作用,对根中POD活性的促进作用明显,但是对根中PPO活性则有轻微的抑制作用。此外,随着菲污染浓度提高,黑麦草体内可培养内生细菌数量呈逐渐下降趋势。经形态观察、生理生化特征分析以及16S rDNA基因序列同源性分析发现,从黑麦草体内分离纯化的23种内生细菌分属于6大类群13个属。对不同浓度菲污染条件下黑麦草体内可培养内生细菌优势种群的分析结果表明,黑麦草体内的优势种属是Kocuria属、Staphylococcus属、Rahnella属和Stenotrophomonas属,其中,Stenotrophomonas属和Staphylococcus属在高浓度菲污染条件下成为最优势种属。进一步验证各内生细菌对菲的耐受性和降解能力,结果表明各内生细菌皆可耐受高浓度菲污染,且大部分菌株能以菲为唯一碳源生长,对菲有降解能力。

关键词：内生细菌菲种群特性过氧化物酶多酚氧化酶

AM真菌和水分条件对稀土尾矿堆中植物生长的影响

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农业环境科学学报 2012年第11期31卷 2101-2107页

作者：陈则友曹学章彭安萍荀志萌高彦征孔火良南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095 环境保护部南京环境科学研究所南京210042

通过温室盆栽试验研究了不同水分处理下接种3种丛枝菌根(AM)真菌(Diversispora spurcum、Glomus aggre gatum和Glomus constrictum)后对稀土矿砂中黑麦草(Lolium perenneL.)和狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)植物株高、地上和地下部分干重及植株内Pb和Zn含量的影响。结果表明:不同水分处理下黑麦草和狗牙根与AM真菌均有一定的结合。在干旱胁迫(W1和W2)下,接种3种AM真菌均提高了黑麦草的株高、地上和地下部分干重,其中,接种Glomus aggregatum促进作用最为显著,重度干旱胁迫(W1)处理下接种后黑麦草株高、地上和地下部分干重比对照分别提高了76.16%、202.86%和481.82%;接种Glomus constrictum显著提高了狗牙根的株高、地上和地下部分干重,W1处理下狗牙根接种后的株高、地上和地下部分干重比对照分别提高了119.17%、290.63%和247.37%。接种AM真菌的植株内Pb和Zn含量与AM真菌种类、植物品种、水分处理及重金属性质等相关,在W1处理下接种Glomus constrictum显著降低了黑麦草植株内Pb的含量,而对Zn的含量影响不大;而对于狗牙根,在W1处理下接种Glomus constrictum显著增加了其Pb和Zn的含量。此外,还测定了植物叶片丙二醛和脯氨酸含量,结果显示接种AM真菌明显降低了干旱处理下黑麦草和狗牙根叶片丙二醛和脯氨酸含量,表明接种AM真菌能有效提高植物的抗逆性。

关键词：丛枝菌根干旱胁迫植物生长重金属稀土尾矿

生物炭回收水中氮磷营养物质的研究进展与挑战

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化工进展 2023年第10期42卷 5459-5469页

作者：王书燕张新波彭安萍刘阳 HUU HAO NGO 郭文珊温海涛天津城建大学环境与市政工程学院基础设施防护和环境绿色生物技术国际联合研究中心天津300384 天津城建大学天津市水质科学与技术重点实验室天津300384

水中过量氮磷营养物质的存在会引发水体富营养化。生物炭具有比表面积大、孔隙率高、热稳定性强、表面官能团丰富等优点,在吸附去除水中污染物方面呈现出良好性能。近年来,生物炭作为一种经济高效的吸附剂回收水中的氮和磷而受到了广泛... 详细信息

水中过量氮磷营养物质的存在会引发水体富营养化。生物炭具有比表面积大、孔隙率高、热稳定性强、表面官能团丰富等优点,在吸附去除水中污染物方面呈现出良好性能。近年来,生物炭作为一种经济高效的吸附剂回收水中的氮和磷而受到了广泛关注,但不同种类生物炭对水中氮或磷的吸附性能有较大的差异。本文综述了基于各种废弃生物质制备及改性的生物炭对水中氮和磷的吸附性能,探讨分析了影响生物炭吸附水中氮和磷性能的主要因素,包括制备条件、环境温度、溶液pH和共存离子等,阐述了生物炭吸附水中氮和磷的主要机理。同时指出了目前生物炭在实际应用中所面临的挑战,并进一步展望了未来生物炭的重点研究方向,从而为实际利用生物炭吸附回收水中的氮和磷提供理论依据。

关键词：生物炭氮磷吸附性能去除机理

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计算机辅助模型建立过程分级模式

科技通讯（乌鲁木齐） 1991年第1期 83-87页

作者：彭安萍沈兰荪

PAHs污染对植物根表成膜细菌群落结构的影响

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土壤通报 2015年第3期46卷 633-641页

作者：邢佳佳李泳霓彭安萍刘娟高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095

一些根表细菌生物膜具有促进植物生长,提高植物抗逆性以及降解根际有机污染物等生态功能。明确多环芳烃(PAHs)污染条件下根表成膜细菌的群落结构,有助于从植物根表分离筛选出具有PAHs降解功能的成膜细菌,规避植物PAHs污染风险。从长期受... 详细信息

一些根表细菌生物膜具有促进植物生长,提高植物抗逆性以及降解根际有机污染物等生态功能。明确多环芳烃(PAHs)污染条件下根表成膜细菌的群落结构,有助于从植物根表分离筛选出具有PAHs降解功能的成膜细菌,规避植物PAHs污染风险。从长期受PAHs污染的场地采集了距污染源不同距离的土壤和植物(车前草(Plantago depressa Willd)和狗尾巴草(Setaria viridis(L.)Beauv))样品,全面分析了供试样品中PAHs的含量,并利用PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术探究了不同PAHs污染强度下根表成膜细菌的群落结构。结果表明,在土壤和植物样品中共检出7种PAHs,车前草和狗尾巴草体内PAHs的种类和浓度各不相同,但其总PAHs含量均远大于土壤中总PAHs的含量。PAHs污染条件下,车前草根表细菌的主要类群为变形杆菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),狗尾巴草根表的细菌类群主要为变形杆菌门(Proteobacteria),放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。车前草和狗尾巴草根表成膜细菌的群落结构具有一定的差异性,且其多样性随着PAHs污染强度的增加而逐渐降低,同时其种类及优势菌群也发生较大改变,但一些优势类群如变形杆菌门(Proteobacteria)在不同PAHs污染强度下皆存在且占有重要比例,推测这些类群中的细菌可以利用PAHs为碳源生长或是具备PAHs降解功能。

关键词：多环芳烃 PCR-DGGE 根表细菌生物膜群落结构

污染区千金子和酢浆草根际土壤中PAHs结合态残留的梯度分布

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土壤学报 2015年第1期52卷 112-119页

作者：王意泽高彦征彭安萍陈则友孙冰清南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095

采集某污染区千金子（Euphorbia lathyris L.）和酢浆草（Oxalis corniculata L.）的离根表0~3、3~6、6~9 mm的根际土壤,分析了多环芳烃（PAHs）结合态残留中母体化合物（Parent compound of bound residue,PCBR）在根际土壤中的含量及... 详细信息

采集某污染区千金子（Euphorbia lathyris L.）和酢浆草（Oxalis corniculata L.）的离根表0~3、3~6、6~9 mm的根际土壤,分析了多环芳烃（PAHs）结合态残留中母体化合物（Parent compound of bound residue,PCBR）在根际土壤中的含量及梯度分布规律。供试土壤类型为黄棕壤。结果表明,在非根际和根际土壤中均可检出10种PAHs的PCBR,非根际土壤中PCBR总含量为3.31 mg kg-1,高于根际土壤（1.07~1.82mg kg-1）。根际土壤中PAHs的PCBR含量随离根表距离（0~9 mm）的增加而增大。可用根际效应（R）来衡量根际土壤中PAHs的PCBR含量与非根际土壤相比减少的比例;R值随离根表距离（0~9 mm）的增加而变小。3个连续根际区中,PAHs总PCBR的R值为45.15%~67.66%,其中2环PAH的R值最大（61.18%~93.50%）,4环和5环PAHs的R值最小（2.39%~6.31%）,低环PAHs的PCBR在根际土壤中更易转化。PAHs的PCBR在千金子根际土壤中R值大于酢浆草,表明前者有更利于PAHs结合态残留转化的根际环境。PAHs结合态残留的根际梯度分布与根系分泌物的梯度分布关系密切,而PAHs种类、植物根际环境对PAHs结合态残留的分布影响显著。

关键词：多环芳烃结合态残留根际梯度分布土壤