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Metagenomic insights into microorganisms and antibiotic resistance genes of waste antibiotic fermentation residues along production,storage and treatment processes

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Journal of Environmental Sciences 2024年第2期136卷 45-55页

作者： Ziming Han Xiao Luan haodi feng Yanqin Deng Min Yang Yu Zhang State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing 100085China National Engineering Research Center of Industrial Wastewater Detoxication and Resource Recovery Beijing 100085China Wuhan Agricultural Inspection Center Wuhan 430016China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Antibiotic fermentation residue(AFR)is nutrient-rich solid waste generated from fermentative antibiotic production *** is demonstrated that AFR contains high-concentration of remaining antibiotics,and thus may promote antibiotic resistance development in receiving environment or feeding farmed ***,the dominate microorganisms and antibiotic resistance genes(ARGs)in AFRs have not been adequately explored,hampering understanding on the potential antibiotic resistance risk development caused by ***,seven kinds of representative AFRs along their production,storage,and treatment processes were collected,and multiple methods including amplicon sequencing,metagenomic sequencing,and bioinformatic approaches were adopted to explore the biological characteristics of *** expected,antibiotic fermentation producer was found as the predominant species in raw AFRs,which were collected at the outlet of fermentation ***,except for producer species,more environment-derived species persisted in stored AFRs,which were temporarily stored at a semi-open *** genus,classified as Firmicutes phylum and Bacilli class,became predominant bacterial taxa in stored AFRs,which might attribute to its tolerance to high concentration of *** from metagenomic sequencing together with assembly and binning approaches showed that these newly-colonizing species(e.g.,Lactobacillus genus)tended to carry ARGs conferring resistance to the remaining ***,after thermal treatment,remaining antibiotic could be efficiently removed from AFRs,and microorganisms together with DNA could be strongly *** sum,the main risk from the AFRs was the remaining antibiotic,while environment-derived bacteria which tolerate extreme environment,survived in ARFs with high content antibiotics,and may carry ***,hydrothermal or other harmless treatment technologies are recommended to remove antibiotic content and inactivate bacteria befor

关键词： Pharmaceutical manufacturing Antibiotic mycelia residue Antibiotic resistance bacteria Thermal treatment Solid waste

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厌氧膜生物反应器处理抗生素废水研究进展与展望

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环境工程学报 2024年第3期18卷 623-633页

作者：张昱王辰韩子铭冯皓迪田野田哲杨敏中国科学院生态环境研究中心工业废水无害化与资源化国家工程研究中心北京100085 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学中丹学院北京100190

中国是抗生素生产大国,抗生素生产过程伴随产生大量的含抗生素残留的有机废水,通常采用厌氧生物技术进行处理。然而传统的厌氧处理技术对抗生素废水存在效能不高的问题,并且难以实现废水中常规污染物、抗生素与耐药基因的协同控制。厌... 详细信息

中国是抗生素生产大国,抗生素生产过程伴随产生大量的含抗生素残留的有机废水,通常采用厌氧生物技术进行处理。然而传统的厌氧处理技术对抗生素废水存在效能不高的问题,并且难以实现废水中常规污染物、抗生素与耐药基因的协同控制。厌氧膜生物反应器同时具有厌氧处理与膜处理技术的优点,在处理抗生素废水方面展现出很好的应用前景。本文总结了厌氧膜生物反应器处理抗生素废水的研究进展,从常规污染物去除和耐药基因削减两方面阐述了厌氧膜生物反应器的处理优势;重点梳理了抗生素对厌氧膜生物反应处理过程中生物效能的抑制和耐药基因赋存的影响。在此基础上,提出“强化水解预处理去除抗生素残留效价(抑菌活性)-厌氧膜生物反应器”组合处理工艺作为短流程的抗生素废水处理最佳策略,在提升污水处理效能的同时实现对耐药性的协同控制,为制药废水绿色、高效和安全处理提供参考。

关键词：厌氧处理技术制药废水耐药基因预处理技术强化水解

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畜禽粪便源有机肥中四环素类抗生素及转化产物的分布特征

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环境化学 2024年第5期43卷 1445-1454页

作者：吴丹妮冯皓迪代世婷马春萌杨敏张昱郑州大学河南先进技术研究院郑州450003 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 北京交通大学市政与环境工程系北京100044 中国科学院大学北京100049

畜禽粪便源有机肥是农田土壤中抗生素母体及转化产物污染的重要来源之一.为研究畜禽粪便源有机肥中四环素类抗生素及转化产物的残留情况,在全国8个省(市)采集55个有机肥样品,采用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS),分析畜禽粪便源... 详细信息

畜禽粪便源有机肥是农田土壤中抗生素母体及转化产物污染的重要来源之一.为研究畜禽粪便源有机肥中四环素类抗生素及转化产物的残留情况,在全国8个省(市)采集55个有机肥样品,采用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS),分析畜禽粪便源有机肥中四环素、强力霉素、金霉素和土霉素4种四环素类抗生素及10种转化产物的分布特征.结果表明,四环素、强力霉素、金霉素和土霉素在55个有机肥样品中均有检出,浓度分别为1.63-4348μg·kg^(-1)、ND-11451μg·kg^(-1)、ND-30300μg·kg^(-1)、7.11-55008μg·kg^(-1).10种转化产物中,差向异构体是主要的转化产物.不同畜禽粪便来源的有机肥中四环素类抗生素及转化产物的浓度存在显著差异,猪粪肥样品中四环素类抗生素及转化产物的浓度高于鸡粪肥、牛粪肥和羊粪肥.畜禽粪便资源化利用模式可能也会影响有机肥中四环素类抗生素的浓度.种养结合模式生产的有机肥中四环素类抗生素及转化产物的浓度显著高于集中处理模式生产的有机肥.进一步研究了典型地区畜禽粪便源有机肥和施肥土壤中的四环素类抗生素及转化产物残留的污染特征,发现四环素类抗生素及转化产物通过施用有机肥进入土壤环境中,差向异构体在施肥土壤中仍是主要的转化产物.畜禽粪便源有机肥和施肥土壤中四环素类抗生素及转化产物的残留不容忽视.

关键词：畜禽粪便源有机肥施肥土壤四环素类抗生素转化产物

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Mitigating Antibiotic Resistance Emissions in the Pharmaceutical Industry: Global Governance and Available Techniques

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China CDC weekly 2023年第46期5卷 1038-1044页

作者： Ziming Han haodi feng Chen Wang Xuegong Wang Min Yang Yu Zhang State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijingChina National Engineering Research Center of Industrial Wastewater Detoxication and Resource Recovery BeijingChina Sino-Danish College University of Chinese Academy of SciencesBeijingChina China Pharmaceutical Enterprises Association BeijingChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina

We highlight the paramount importance of pretreatment processes preceding the biological treatment of antibiotic manufacturing wastewater as a strategy to curb the escalation of antibiotic *** an effort to curtail the advancement of antimicrobial resistance(AMR)in antibiotic production in China,a comprehensive array of technical and regulatory initiatives have been *** measures offer valuable insights that could inform and enhance global AMR containment *** ahead,there is a pressing need to form an interdisciplinary team tasked with refining antibiotic emission standards and tailoring environmental engineering practices for the pharmaceutical sector.

关键词： wastewater Antibiotic measures

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Three-Year Consecutive Field Application of Erythromycin Fermentation Residue Following Hydrothermal Treatment:Cumulative Effect on Soil Antibiotic Resistance Genes

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Engineering 2022年第8期8卷 78-88页

作者： Ziming Han haodi feng Xiao Luan Yunpeng Shen Liren Ren Liujie Deng D.G.Joakim Larsson Michael Gillings Yu Zhang Min Yang State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry Research Center for Eco-Environmental SciencesChinese Academy of SciencesBeijing 100085China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China State Environmental Protection Engineering Center for Harmless Treatment and Resource Utilization of Antibiotic Residues Khorgos 835007China Institute for Biomedicine&the Centre for Antibiotic Resistance Research University of GothenburgGoteborg SE-41346Sweden Australian Research Council(ARC)Centre of Excellence in Synthetic Biology Department of Biological SciencesFaculty of Science and EngineeringMacquarie UniversitySydneyNSW 2109Australia

Fermentation-based antibiotic production results in abundant nutrient-rich fermentation residue with high potential for recycling,but the high antibiotic residual concentration restricts its usefulness(e.g.,in land application as organic fertilizer).In this study,an industrial-scale hydrothermal facility for the treatment of erythromycin fermentation residue(EFR)was investigated,and the potential risk of the long-term soil application of treated EFR promoting environmental antibiotic resistance development was *** treatment effectively removed bacteria and their DNA,and an erythromycin removal ratio of up to approximately 98%was *** treated EFR was utilized as organic fertilizer for consecutive field applications from 2018 to 2020,with dosages ranging from 3750 to 15000 kg·hm^(-2),resulting in subinhibitory levels of erythromycin(ranging from 0.83-76.00μg·kg^(-1))in *** shotgun sequencing was then used to characterize the antibiotic resistance genes(ARGs),mobile genetic elements(MGEs),and bacterial community composition of the *** soil ARG abundance and diversity did not respond to the treated EFR application in the first year,but gradually changed in the second and third year of *** highest fold change in relative abundance of macrolide-lincosamide-streptogramin(MLS)and total ARGs were 12.59 and 2.75 times,compared with the control(CK;without application),*** soil MGEs and taxonomic composition showed similar temporal trends to those of the ARGs,and appeared to assist in driving increasing ARG proliferation,as revealed by correlation analysis and structural equation models(SEMs).The relative abundance of particular erm resistance genes(RNA methyltransferase genes)increased significantly in the third year of treated EFR *** close association of erm with MGEs suggested that horizontal gene transfer played a critical role in the observed erm gene *** binning results demonstr

关键词： Pharmaceutical manufacturing Resistome Antibiotic Risk assessment Remediation Land application

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最小化完成时间和加惩罚值和的批调度问题

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计算机研究与发展 2013年第8期50卷 1700-1709页

作者：李修倩冯好娣孙铮山东大学计算机科学与技术学院济南250101 山东理工大学计算机科学与技术学院山东淄博255049

考虑如下单机并行批调度问题:给定一些工件,每个工件有给定的处理时间以及惩罚值(可以拒绝处理某些工件,惩罚值为拒绝处理工件所付出的代价).给定一个可同时处理多个工件的批处理器.同时处理的工件形成一个批.同一批处理的工件具有相同... 详细信息

考虑如下单机并行批调度问题:给定一些工件,每个工件有给定的处理时间以及惩罚值(可以拒绝处理某些工件,惩罚值为拒绝处理工件所付出的代价).给定一个可同时处理多个工件的批处理器.同时处理的工件形成一个批.同一批处理的工件具有相同的开始时间和结束时间,即开始时间加上这一批中所有工件的最大给定处理时间.判断如何选择要处理的工件,给这些工件分批以及给批排序使得目标函数值最小.对目标函数是被处理工件的完成时间之和加上被拒绝工件的惩罚值之和的情况,通过给出一个动态规划算法,证明当批容量为常量时问题是多项式时间可解的.

关键词：批调度拒绝惩罚值完成时间之和动态规划

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欧氏空间货郎担问题的一个多项式时间近似方案的改进与实现

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计算机研究与发展 2007年第10期44卷 1790-1795页

作者：赵卫中冯好娣朱大铭山东大学计算机科学与技术学院济南250061

货郎担问题的实例是给定n个结点和任意一对结点{i,j}之间的距离di,j,要求找出一条封闭的回路,该回路经过每个结点一次且仅一次,并且费用最小,这里的费用是指回路上相邻结点间的距离和.货郎担问题是NP难的组合优化问题,是计算机算法研究... 详细信息

货郎担问题的实例是给定n个结点和任意一对结点{i,j}之间的距离di,j,要求找出一条封闭的回路,该回路经过每个结点一次且仅一次,并且费用最小,这里的费用是指回路上相邻结点间的距离和.货郎担问题是NP难的组合优化问题,是计算机算法研究的热点之一.在过去几十年中,这一经典问题成为许多重要算法思想的测试平台,并促使一些研究领域的出现,如多面体理论和复杂性理论.欧氏空间上的货郎担问题,结点限制在欧氏空间,距离定义为欧氏距离.即使是这样,欧氏空间上的货郎担问题仍然是NP难的.1996年,Arora提出欧氏空间上货郎担问题的第1个多项式时间近似方案.对其中货郎担问题的算法进行了改进:提出一种新的构造方法,使应用于该算法的"补丁引理"结论由常数6改进到常数3,从而使算法的时间复杂度大幅减少;同时,编程实现了该算法,并对实验结果进行了分析.

关键词：货郎担问题近似算法多项式时间近似方案计算复杂性动态规划

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β-内酰胺类抗生素的环境行为与制药行业源头控制技术研究进展

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环境工程学报 2020年第8期14卷 1993-2010页

作者：张昱冯皓迪唐妹李久义沈云鹏杨敏中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 北京交通大学市政与环境工程系北京100044 国家环境保护抗生素菌渣无害化处理与资源化利用工程技术中心霍尔果斯835007

内酰胺类抗生素是目前生产量和使用量最大的抗生素类型之一,在不同的环境基质中都能检出其残留、相关抗药菌和抗性基因,具有潜在的环境风险。中国是世界上最大的β-内酰胺类抗生素原料药生产国,每年产生大量的制药废水和菌渣。如何有效... 详细信息

内酰胺类抗生素是目前生产量和使用量最大的抗生素类型之一,在不同的环境基质中都能检出其残留、相关抗药菌和抗性基因,具有潜在的环境风险。中国是世界上最大的β-内酰胺类抗生素原料药生产国,每年产生大量的制药废水和菌渣。如何有效去除制药废水中残留抗生素及效价,并实现制药菌渣资源化利用是行业发展的技术瓶颈。在查阅文献的基础上,梳理了β-内酰胺类抗生素的环境污染来源和污染特征方面的研究进展,阐述了抗生素在环境中的迁移、吸附、水解等环境行为,并从环境抗性的产生和传播角度分析了β-内酰胺类抗生素的环境影响;重点梳理了废水和菌渣中β-内酰胺类抗生素的控制技术方面的研究进展,在此基础上,从降解产物与抗性关系、抗生素和效价的控制目标、废水抗生素和抗性基因控制多级屏障技术体系和制药菌渣无害化及资源化等方面提出展望,以期为环境中β-内酰胺类抗生素的环境管理和风险控制提供参考。

关键词： β-内酰胺类抗生素环境行为制药废水制药菌渣

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一种有到达时间的多处理器混合流水车间调度的遗传算法(英文)

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计算机与数字工程 2008年第10期36卷 5-11,24页

作者：卢申朋冯好娣刘宏栾峻峰山东大学计算机科学与技术学院济南250101

有到达时间的多处理器混合流水车间调度问题在实时机器视觉系统等领域有广泛的应用。这一问题是NP-困难的。鉴于以上原因,给出一种遗传算法。对不同的交叉算子和变异算子以及涉及的参数的不同取值进行试验,并对试验的结果进行分析和讨论... 详细信息

有到达时间的多处理器混合流水车间调度问题在实时机器视觉系统等领域有广泛的应用。这一问题是NP-困难的。鉴于以上原因,给出一种遗传算法。对不同的交叉算子和变异算子以及涉及的参数的不同取值进行试验,并对试验的结果进行分析和讨论,从而给出最好的参数组合。

关键词：多处理器调度混合流水车间遗传算法到达时间

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Dynamic confinement of SAPO-17 cages on the selectivity control of syngas conversion

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National Science Review 2022年第9期9卷 40-46页

作者： haodi Wang feng Jiao Yi Ding Wenjuan Liu Zhaochao Xu Xiulian Pan Xinhe Bao State Key Laboratory of Catalysis 2011-Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences Department of Chemical Physics University of Science and Technology of China Key Laboratory of Separation Science for Analytical Chemistry Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences

The OXZEO(oxide-zeolite) bifunctional catalyst concept has enabled selective syngas conversion to a series of value-added chemicals and fuels such as light olefins,aromatics and *** we report for the first time a dynamic confinement of SAPO-17 cages on the selectivity control of syngas conversion observed during an induction *** illumination microscopy,intelligent gravimetric analysis,UV-Raman,X-ray diffraction,thermogravimetry and gas chromatography-mass spectrometer analysis indicate that this is attributed to the evolution of carbonaceous species as the reaction proceeds,which gradually reduces the effective space inside the ***,the difusion of molecules is hindered and the hindering is much more prominent for larger molecules such as C4+.As a result,the selectivity of ethylene is enhanced whereas that of C4+is *** the induction period,the product selectivity levels *** instance, ethylene selectivity levels off at 44% and propylene selectivity at 31 %,as well as CO conversion at 27%.The findings here bring a new fundamental understanding that will guide further development of selective catalysts for olefin synthesis based on the OXZEO concept.

关键词： syngas conversion OXZEO dynamic confinement zeolite diffusion

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