温度对活性污泥系统中抗生素抗性基因丰度及微生物群落结构的影响

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Influent-driven antibiotic resistance dynamics are constrained by low temperatures in conventional activated sludge systems

　　

摘要

废水中的微生物群落含有大量携带抗生素抗性基因（ARGs）的微生物，其中许多能够在传统的活性污泥（CAS）处理过程中存活下来。本研究旨在评估温度对CAS系统中微生物群落组成和ARGs丰度的影响，并将其与处理效果联系起来。在一家城市污水处理厂（UWWTP），两个实验室CAS系统在相同条件下运行了147天，唯一的不同变量是温度。实验系统分别以10℃、5℃、15℃和28℃的温度运行，而对照组则保持在约20℃。对进水中来源的废水、处理后的出水以及污泥样本进行了物理化学参数、粪便指标、ARGs和细菌群落组成的分析。尽管出水中的ARGs模式受到进水的影响，但温度在处理过程中也发挥了额外的作用。在5℃下运行时，intI1以及临床相关的ARGs（包括bla_IMP和qnrS）的丰度显著降低（p ≤ 0.05），这与某些微生物菌群的减少有关，尤其是Acinetobacter和Escherichia-Shigella菌属。污泥中的ARGs丰度没有显著差异，表明温度主要影响的是液相中的ARGs存活情况。粪便指标的去除效果也依赖于温度，在5℃下Escherichia coli的数量显著减少（p ≤ 0.05）。然而，低温会降低营养物质的去除效率，尽管整体出水质量仍符合排放标准。总体而言，低温运行减少了CAS出水中的ARGs丰度，这可能是由于关键细菌宿主的适应性降低所致，从而突显了温度作为废水处理系统中抗生素抗性传播的重要操作因素。

要点

• ARG的普遍性受进水组成的影响，并受温度调节。

• 在5℃下运行可显著降低CAS出水中的ARGs丰度。

• 处理过程中的ARG变化可能与微生物群落结构相关。

图形摘要