在猪粪堆肥过程中，通过消除宿主来抑制活性氮化合物（ARGs）的反弹，从而实现臭氧冷却阶段处理的效果

《Journal of Hazardous Materials》：Ozone Cooling Phase Treatment Inhibit the Rebounding of ARGs by Hosts Elimination during Swine Manure Composting

臭氧处理优化抑制猪粪堆肥后期抗生素耐药基因（ARGs）反弹及水平基因转移潜力，0.6g/kg干重剂量使ARGs绝对丰度降低50.34%，相对丰度降低60.33%。抑制关键宿主菌（假单胞菌、乳酸菌等）及调控HGT相关酶基因表达，有效缓解ARGs在冷却与成熟期的反弹。本研究为堆肥工艺中ARGs控制提供经济可行方案，

　　抗生素耐药基因（ARGs）残留在堆肥产品中对公众健康构成全球性威胁。ARGs在堆肥冷却和成熟阶段的反弹现象被认为是控制堆肥系统中抗生素耐药性的关键障碍。然而，目前对于如何在堆肥后期阶段有针对性地抑制ARGs反弹的具体策略仍缺乏深入理解。本研究旨在优化猪粪堆肥过程中冷却阶段的臭氧处理，确定最佳臭氧剂量，并探讨其对ARGs减少的效果及其背后的机制。

研究发现，当臭氧剂量为0.6克/千克鲜重（FW）时，ARGs的绝对和相对丰度分别减少了50.34%和60.33%，相较于对照组（p < 0.001）具有显著差异。这一结果表明，臭氧处理在冷却阶段具有良好的ARGs去除效果。同时，研究还发现，臭氧处理对ARGs宿主的抑制，包括假单胞菌（*Pseudomonas*）、乳酸菌（*Lactobacillus*）、梭菌（*Clostridium*）以及未分类的放线菌目（*Actinomycetales_unclassified*），对ARGs的减少起到了重要作用，尤其是在细胞内ARGs（如*sul1*、*sul2*、*sul3*、*gyrA*、*ermF*）的控制方面。

此外，研究还表明，臭氧处理能够通过针对性抑制携带Ⅳ型分泌系统（Type IV secretion system）的微生物，从而降低微生物水平基因转移（HGT）的潜力。这表明臭氧处理不仅能够直接去除ARGs，还能够从源头上减少其在堆肥系统中的传播风险。研究结果还表明，臭氧处理在经济可行性、操作安全性和系统改造及技术升级方面具有显著优势，为在好氧堆肥中实施臭氧处理以有效控制ARGs提供了理论依据和技术支持。

在堆肥过程中，ARGs的动态变化受到多种生物和非生物因素的共同影响。例如，微生物群落的演替、环境条件的变化以及抗生素残留的选择压力等，都会对ARGs的丰度和分布产生重要影响。尽管热相堆肥能够显著降低ARGs的初始负荷，但其在冷却和成熟阶段的ARGs反弹现象仍然是一个难以避免的问题。因此，研究如何在堆肥后期阶段有效抑制ARGs的反弹，对于提高堆肥产品的安全性具有重要意义。

本研究采用臭氧处理作为干预手段，重点分析其在冷却阶段的应用效果。实验中，研究人员在不同臭氧剂量（0、0.2、0.4、0.6、1.0克/千克FW）下对猪粪堆肥进行了处理，并评估了ARGs的去除效率。结果显示，0.6克/千克FW的臭氧剂量在ARGs去除方面表现出最佳效果。同时，研究还对细胞内ARGs（iARGs）、细胞外ARGs（eARGs）以及总ARGs（tARGs）的变化进行了分析，并探讨了ARGs宿主结构的变化对ARGs丰度的影响。

在微生物群落方面，研究发现臭氧处理能够显著改变微生物的组成和结构，从而影响ARGs的宿主分布。这种改变不仅有助于减少ARGs的绝对数量，还能够降低其在环境中的传播潜力。此外，研究还分析了臭氧处理对相关酶和基因的影响，揭示了其对HGT的抑制机制。这些发现为理解ARGs在堆肥过程中的动态变化提供了新的视角，并为未来开发更有效的ARGs控制策略奠定了基础。

从环境意义来看，抗生素耐药性问题已经引起全球广泛关注。动物粪便作为ARGs的重要储存库，其处理过程对防止ARGs向土壤环境传播至关重要。然而，当前的ARGs去除技术在堆肥后期阶段仍存在一定的局限性，特别是在抑制ARGs反弹方面。因此，探索新的处理技术，如臭氧处理，对于提高堆肥产品的安全性具有重要意义。

综上所述，本研究通过优化臭氧处理在猪粪堆肥冷却阶段的应用，有效抑制了ARGs的反弹现象，并降低了HGT的潜力。研究结果不仅揭示了臭氧处理在ARGs去除方面的显著效果，还为未来在堆肥系统中实施臭氧处理提供了理论支持和技术方案。这一研究对于推动抗生素耐药性问题的解决，以及促进可持续农业和环境保护具有重要的现实意义。