群感抑制剂强化膜过滤净水器去除典型抗性基因的研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hy85323
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,一些医疗保健药品和个人护理用品的频繁使用以及养殖业中抗生素的长期滥用导致了抗生素抗性细菌(Antibiotic resistant bacteria,ARB)和抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的出现。已有研究成果表明,ARGs在水环境、给水厂处理环节、输配水环节、用户终端均存在不同程度的检出浓度,对饮用水安全造成威胁。越来越多的消费者选择安装家用净水器作为保障水质的权宜之计。其中,膜过滤净水器作为管网末端水质净化装置应用较为广泛,科学评估膜过滤净水器中ARGs的去除行为特征,找出存在的问题并提出技术对策,对于应对饮用水ARGs风险具有重要意义。本文的主要研究内容和结论如下:(1)搭建典型膜过滤家用净水器(微滤-活性炭柱过滤-超滤-纳滤)连续流试验装置,对四种ARGs(bac A、cml A、sul1、tet A)在各处理单元中的去除进行长时间连续监测,并比较ARGs和水质指标(TOC、UV254、TCAA、CBZ)在各单元中的去除行为,总结ARGs的去除行为特征和鉴定对ARGs削减起关键作用的单元,找出膜过滤净水器用于控制ARGs时存在的问题。试验结果表明:该净水器对四种ARGs实现≥99.9%(3 log)去除的保证率为73.4~96.7%,对水质指标总有机碳(TOC)、UV254、三氯乙酸(TCAA)、卡马西平(CBZ)的去除率分别为34%、95%、94%、97%;净水器各处理单元对ARGs的去除贡献大小顺序为纳滤>超滤>活性炭柱过滤≈微滤,对TOC的去除贡献率较大的为纳滤和活性炭柱过滤单元,对UV254的去除贡献率较大的为纳滤、超滤、活性炭柱过滤单元,对微量有机污染物TCAA和CBZ去除贡献较大的为纳滤单元。超滤工艺对ARGs≥99.9%(3 log)去除保证率已经可以达到63.3~70%,而对常规水质指标的去除率除UV254外均在60%以下,呈现不同量级的安全保障性。同时膜生物污染问题干扰了超滤膜对ARGs的削减效能,出现了短时间内ARGs去除率大幅下降现象。(2)选择三种天然提取物类群感效应抑制剂(quorum sensing inhibitor,QSI)——香草醛(VL)、蔓越莓提取物(CBETs)和单宁酸(TA),探究其对膜过滤净水器去除ARGs的作用效果。搭建典型膜过滤家用净水器(微滤-活性炭柱过滤-超滤)连续流实验装置,对四种ARGs(bac A、cml A、sul1、tet A)在四种实验条件下(原水、原水+VL、原水+CBETs、原水+TA)的去除进行长时间连续监测,总结QSI作用下膜过滤净水器的最佳运行条件,解析QSI对膜过滤工艺去除ARGs的作用机制。结论为:QSI可以强化膜工艺对ARGs的去除效能,这种正向作用与其浓度相关。三种QSI强化超滤工艺去除ARGs的作用效果排序为VL>CBETs≈TA。QSI会影响膜表面的理化性质(疏水性能、表面形貌和表面电荷情况)和生物累积,减缓膜表面疏水性增强的趋势,抑制膜表面粗糙度的升高,减小膜表面的负电性,抑制ARB(ARGs的宿主细菌)活性,明显降低膜表面的信号分子数量。冗余(RDA)分析证明:QSI对ARGs的去除是有选择性的,VL对于膜表面特性(如zeta电位、疏水性、粗糙度参数)表现出最强的综合调控影响能力;膜表面性质对ARGs去除率的影响顺序为ARB抑制效果(VL)>疏水性>表面粗糙度>zeta电位。QSI对膜过滤工艺去除ARGs的影响机制从直接影响和间接影响两方面进行。直接影响包括QSI直接灭活水中大量的ARB(ARGs宿主细菌),并抑制膜表面的ARGs转移。间接作用体现在QSI可以调节膜表面的理化性质(疏水性、粗糙度、抗菌能力)并在QSI吸附到膜表面后影响生物膜的生理和代谢状态。
其他文献
为研究饲料中添加γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)对黄颡鱼生长性能、血清生化、体组成、消化酶活性、脂蛋白脂肪酶(lpl)和雷帕霉素靶蛋白(tor)基因表达的影响。实验以初始体重为(1.26±0.01) g的黄颡鱼幼鱼为研究对象,共选取480尾,随机分为4组,每组3个重复,分别投喂添加0、50、100、200 mg/kg γ-氨基丁酸的4种等氮等脂的饲料,试验周期为56
期刊
本文发展了一种适用于梁与壳杂交结构的新型协同转动有限元计算公式,将新型协同转动六节点三边形壳单元、九节点四边形壳单元和三节点梁单元进行了集成。为保证单元之间的变形协调性,在梁单元与壳单元的共享节点处,采用了相同的节点变量。将单元的协同转动框架(局部坐标系)固结于单元上,随单元的刚体转动而转动,不受单元变形的影响,因此,可以在计算局部坐标系下单元的切线刚度矩阵和内力矢量时,预先排除因单元刚体转动引起
学位
冻融破坏是当今世界混凝土结构劣化的最主要原因之一。混凝土在冻融循环作用下内部产生微裂缝,导致结构力学性能和耐久性劣化。超声波速的相对变化可以用于检测混凝土材料的冻融微观损伤,但现有研究成果仅能对混凝土材料层次的均匀冻融损伤进行定性评价。目前尚缺少超声波速与冻融微观损伤之间理论联系和定量关系的研究,难以通过超声波速定量表征微观损伤下混凝土材料内部结构的变化和量化混凝土材料的微观损伤。本文基于多尺度均
学位
在实际工程中,开挖填方、地下水位升降等均会改变土体的应力状态,并影响土与结构相互作用及结构承载特性。如何开展土与结构相互作用分析是桩基础、隧道等岩土工程和地下工程研究的重要内容。以荷载结构法为代表的理论分析方法通过简化的力学分析模型对相关问题进行分析。而以力法和位移法为代表的消元法在求解问题时,会导致方程高阶化,分析土与结构相互作用问题变得更加复杂。本文基于梁-弹簧法和状态空间法,建立了考虑土与结
学位
为探究大豆皂甙对杂交黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco♀×Pelteobagrus vachelli♂)生长、免疫及肠道健康的影响,在鱼粉、虾粉及玉米浓缩蛋白为蛋白源的基础饲料中分别添加0、0.20%、0.40%、0.80%、1.60%和4.00%的大豆皂甙,配制成6种等氮等脂的饲料饲喂初始质量为(1.0±0.17) g的杂交黄颡鱼,分别记为D0、D0.2、D0.4、D0.8、
期刊
黏土地层广泛分布于我国的陆上和近海区域。由于应力历史和沉积作用,导致黏土地层表现出超固结行为,进而造成地层应力各向异性。黏土岩盖层作为CO2地质封存过程中常见的黏土地层,为碳封存提供良好的密封环境,对于CO2封存起到关键作用。然而,裂缝的产生,会对黏土岩盖层的完整性造成损伤,诱发CO2泄漏等工程安全问题。因此厘清超固结黏土地层中的裂缝起裂与扩展规律,对于保障碳封存等黏土地层相关工程的安全与可靠性有
学位
水泥基材料是目前应用最广泛的传统建筑材料,但其具有脆性大、易开裂等缺陷,导致其构筑物易形成建筑固废,给环境造成巨大威胁。纳米材料具有优良特性,为水泥基材料强化和建筑固废处置提供新思路。然而,纳米材料对水泥基材料及其界面过渡区的改性机理研究尚不完善,且目前纳米活化再生粉体技术处于起步阶段,这极大地限制了纳米材料的研究和应用。本文研究纳米材料对水泥基材料力学性能和微观结构的影响,并基于水化的角度探究不
学位
柱状煤棚具有结构轻、刚度小、阻尼小及各方向结构性能差异大等特点,属于风荷载敏感结构。阵列布置干煤棚间的相互干扰及遮挡作用对风压的分布特性及非高斯特性具有很大影响。此外,设计风速缺乏对极值风速方向性及相关性的考虑,导致煤棚结构存在一定的抗风风险。因此开展阵列布置干煤棚的脉动风压模拟和抗风动力可靠度研究具有重大现实意义。为此,本文依托实际工程,开展阵列布置干煤棚的风洞试验,对其风压分布及风振响应、风压
学位
截至2020年,我国铁路营业里程达14.6万公里,由气候环境、交通荷载等作用下,交通基础设施路基灾害频发。路基翻浆冒泥是铁路路基最为普遍的路基病害之一,发生路段长达5805公里。翻浆冒泥会导致铁路路基层污染,引起轨道严重退化,使路基力学性能下降,降低铁路服役年限,并留下安全隐患,整治病害路段需花费大量资源,因此深度认识翻浆冒泥对铁路工程发展有重要意义。本文通过自主研发的土体翻浆冒泥试验装置探究了不
学位
饮用水异嗅异味问题的发生会对居民的正常生活造成困扰,尽管经水厂处理后的出厂水符合《生活饮用水卫生标准》,但依然可能存在龙头水含有嗅味的问题,因此供水管网的二次污染引发的嗅味问题不容忽视。藻类作为产生致嗅物的主要来源之一,有许多研究发现有少量藻未被水厂完全去除而伴随出厂水流出,然而泄漏的藻进入供水管网后的生命活动缺乏研究。基于此,本研究选取藻类爆发时常见的两种蓝藻——铜绿微囊藻和假鱼腥藻作为研究对象
学位