鸡粪好氧堆肥中影响抗生素降解的理化因子和优势菌群分析

来源：中国环境科学杂志2024年第8期北京时间：

作者：黄飞霏, 刘建坤, 王晓明, 雷蒙龙, 田晓美, 崔彦如, 张大雷

单位：1. 沈阳航空航天大学能源与环境学院, 辽宁 沈阳 110136;2. 辽宁省能源研究所有限公司, 辽宁 营口 115000;3. 吉林省农业科学院, 吉林 长春 130000;4. 农业农村部农村厕所与污水治理技术重点实验室, 吉林 长春 130000

摘要：以鸡粪为原料,外源添加土霉素、泰乐菌素模拟抗生素残留来进行模拟堆肥,研究EM菌剂作用下对抗生素降解的关键优势菌群的影响,揭示好氧堆肥过程中抗生素去除的生物强化作用机制.试验设置4个处理:OCK(土霉素)、OTK(土霉素+EM菌剂)、TCK(泰乐菌素)、TTK(泰乐菌素+EM菌剂),抗生素添加量均为100mg/kg,菌剂添加量为堆体总质量的5%,结果表明:抗生素残留几乎不影响堆肥腐熟,各处理均能达到腐熟标准.其中堆肥温度在60℃持续6d以上,pH值为8.5~9.0,EC为3~3.5mS/cm.高温期是抗生素去除速率最快的阶段, 高温期各处理抗生素去除率分别为OCK:71.63%, OTK:76.40%,TCK:93.86%,TTK:92.95%.EM菌剂能够加快抗生素特别是土霉素的降解,可使土霉素降解速率增加5倍,泰乐菌素降解速率增加2.24倍.好氧堆肥有效的地去除了抗生素的残留,腐熟期各处理抗生素去除率分别为OCK 89.97%,OTK 91.32%,TCK 99.99%,TTK 99.99%.pH值是影响土霉素、泰乐菌素降解的关键理化因子,与抗生素的含量呈现负相关性,适当的调节堆体的pH值有利于更快的降解抗生素.利于土霉素降解的优势菌群主要有扁丝菌(planifilum),温双岐菌(Thermobifida),芽孢杆菌(Bacillus)和类芽孢杆菌(Paenibacillus),相对丰度(RAs)分别为0.24%~8.76%,2.70%~ 10.91%,11.38%~26.16%,1.95%~4.56%.利于泰乐菌素降解的优势菌群主要有热芽孢杆菌(Thermobacillus),芽孢杆菌(Bacillus). RAs分别为7.19%~39.09%, 41.70%~44.29%.芽孢杆菌对土霉素和泰乐菌素的降解均有促进作用.

关键词：好氧堆肥,抗生素,生物强化,优势菌群

基金资助：营口市揭榜挂帅关键技术攻关项目(2021JH3/0200003);东北农村旱厕粪污除臭及厌氧处理技术研究(KLRTSTTMARA2022-1);吉林省科技发展重点研发计划项目(20210203122SF)