蚯蚓摄食污泥对其肠道功能区微生物种群及耐药基因的影响

彭兰生,关孟欣,黄 魁,夏 慧,桑春雷

蚯蚓摄食污泥对其肠道功能区微生物种群及耐药基因的影响

彭兰生,关孟欣,黄 魁*,夏 慧,桑春雷

(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃 兰州 730070)

以赤子爱胜蚓()为实验蚓种,研究蚯蚓消化污泥前后,其肠道各功能区微生物种群结构及耐药基因(ARGs)丰度的变化情况.为表征活体功能性微生物,所取新鲜样品均采用叠氮溴化丙锭(PMA)预处理后,再进行DNA相关分析.结果表明:蚯蚓消化污泥5d后,细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度在其胃中分别显著增加了28.2倍和42.2倍(<0.05),而在砂囊和后肠中均显著性降低(<0.05).此外,蚯蚓消化污泥使其砂囊中的优势菌门由变形菌门变为软壁菌门,胃中的优势菌门由拟杆菌门变为厚壁菌门,而对后肠微生物种群结构的影响较小.对于ARGs而言,大环内酯类耐药基因F、四环素类耐药基因X和磺胺类耐药基因2在蚯蚓胃中的丰度分别显著升高了1.9×102倍、8.4×105倍和25.9倍(<0.05),而在其砂囊和后肠中ARGs总丰度分别显著下降了11.0倍和45.2倍(<0.05).基于网络分析结果显示,蚯蚓摄食污泥可影响其肠道内ARGs宿主细菌的结构多样性.

污泥资源化；蚯蚓堆肥；抗性基因；肠道微生物；生物污染物

随着我国污水处理能力的快速提升,污泥产量亦逐年增加.截止2019年底,我国污泥年产量达3904万t(以含水率80%计)[1],污水污泥的处理处置已成为水处理行业亟需解决的难题[2].脱水污泥作为污水处理的终端副产物,积蓄了丰富的新兴污染物如雌激素、微塑料、耐药基因(ARGs)及病毒等[3].研究证实污泥是ARGs最丰富的储库之一[4].由于污泥具有较高的微生物群落多样性,致使促进ARGs可通过质粒、整合子、转座子等可移动遗传元件在不同微生物之间发生水平转移[5-6].ARGs一旦转移到人类致病菌中形成超级细菌,将给人类疾病的治疗带来很大的困难.现有的研究表明传统污泥资源化方法难以有效去除污泥中的ARGs[7-8],给污水污泥的处理处置带来了新的挑战.

蚯蚓堆肥是利用蚯蚓和微生物共同作用的环境友好型污泥资源化技术[9].蚯蚓肠道……