一种微生物驱动的硫酸激活循环系统,用于深入降解氧化环和控制细菌抗生素耐药性
Hang Qiu1, Can Wang2, Liyue Jiang1
1Sichuan Engineering Research Center for Biomimetic Synthesis of Natural Drugs, School of Life Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, PR China.
这项研究介绍了一种新型的微生物系统,可以有效降解氧化四环素 (OTC) 并减少废水中的抗生素耐药性基因 (ARG). 该系统结合了生物降解和高级氧化,为抗生素污染控制提供了可持续的解决方案.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 微生物学 微生物学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 抗生素污染,特别是氧环素 (OTC),由于生物降解性差以及抗生素耐药性基因 (ARG) 的传播,在废水中存在风险.
- 传统的废水处理方法难以有效地去除OTC并减轻ARG的扩散.
- 开发可持续和综合系统对于应对这些环境挑战至关重要.
研究的目的:
- 开发一种微生物驱动的酸盐激活循环系统 (MPCS),用于同时降解OTC和减少ARG.
- 调查MPCS的效率和可持续性,利用Shewanella oneidensis的能力.
- 评估MPCS在控制废水中抗生素耐药性风险方面的潜力.
主要方法:
- 纳米尺寸生物磁铁的生物生成,其中包括Shewanella oneidensis,以激活硫酸盐并产生自由基.
- 通过S.oneidensis的生物降解与OTC降解的先进氧化过程 (AOP) 的结合.
- 在多个循环中评估MPCS性能,包括OTC去除效率,ARG表达和中间毒性.
- 调查MPCS操作与或没有外部硫酸盐添加.
主要成果:
- 在120分钟内,MPCS实现了98.78%的OTC去除,与单一治疗相比,效率显著提高.
- 在生物磁体外内,S. oneidensis表现出弹性,保持代谢活性和降铁能力.
- 该系统有效地将16种与四环素相关的ARG的表达量减少了62.94%-100%.
- 在5个周期中,MPCS显示了连续的运行稳定性,并且可以使用自产的过氧化有效地运行.
结论:
- 微生物驱动的酸盐激活循环系统 (MPCS) 为消除OTC和减轻ARG提供了一种高效和可持续的方法.
- 在MPCS中,生物降解和AOP的协同组合提高了治疗效率,并减少了有毒副产品.
- MPCS为控制废水处理中的抗生素耐药性风险提出了一个有前途的战略,具有自主运行的潜力.
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