一种禽兽粪便中氟喹诺酮类抗生素的去除方法技术

本发明专利技术公开了一种禽兽粪便中氟喹诺酮类抗生素的去除方法，步骤包括：(1)配置堆肥原料：将鸡粪、锯末、无菌蒸馏水和耐高温菌剂制成堆肥原料，其中鸡粪与锯末的质量比为5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之间，耐高温菌剂制为产黄纤维单胞菌；(2)高温堆肥：控制翻堆频率以使堆肥温度在45~65℃之间，实现高温发酵；(3)中温堆肥：经高温发酵后，控制人工翻堆频率，使堆肥产品温度在30~45℃之间，实现中温发酵。本发明专利技术方法充分利用其中耐高温菌种及相关微生物的降解作用去除禽兽粪便中氟喹诺酮类抗生素，使有机肥料中氟喹诺酮类抗生素降低至安全量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种禽兽粪便有机肥中抗生素的去除方法，具体地说是六种氟喹诺酮类(FQs)抗生素的去除方法。
技术介绍
抗生素广泛应用于人类医疗、畜禽养殖、水产养殖等。作为动物促生长剂和治疗用药物，畜牧业已成为使用抗生素量最大的行业，据统计，每年消费的抗生素约有50%~70%被用于畜牧业。抗生素进入动物体内后40%~90%以母体或代谢物的形式随畜禽粪便进入环境。早在2007年有学者调查了我国8个省份的143家牲畜饲养场，发现调查样本氟喹诺酮类抗生素含量较高，其中猪粪及牛粪中恩诺沙星浓度为33.26mg·kg-1，环丙沙星浓度为33.98mg·kg-1；鸡粪中诺氟沙星最大浓度为225.45mg·kg-1，环丙沙星最大浓度为45.59mg·kg-1，恩诺沙星最大浓度为1420.76mg·kg-1。环境中残留的抗生素威胁动植物及人类健康。有研究发现，喹诺酮类抗生素对胎儿有致畸作用，对人体神经系统和消化吸收系统、心脏和血管系统也有很大危害。研究结果表明，抗生素的大量使用会导致病原微生物产生耐药性，使抗生素能够杀死细菌的有效剂量不断增加,例如将牛粪施于花园后，导致该土壤对特定抗生素抗性增加70%。此外抗生素的使用会影响土壤中微生物的性质，例如马驿等研究表明含量高于0.1μg/g的恩诺沙星会显著降低土壤微生物的丰富度和多样性，进而降低其降解其他有机污染物及重金属的能力。氟喹诺酮类抗生素广泛存在于土壤环境尤其是禽畜粪便中，对土壤环境，动植物及人类健康构成严重威胁，因此亟需研发相关技术以降低或去除环境中氟喹诺酮类抗生素浓度。目前对去除水体中抗生素有少量研究，例如超声波降解法、人工湿地法等，超声波法降解速度快，适用范围广，但其能耗大、成本高且反应条件难控制；人工湿地法成本低，易维护但其占地面积大且会散发恶臭。对禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的研究主要停留在其检测分析方法方面，对其去除方法研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于突破去除禽畜粪便中抗生素类污染物技术瓶颈，提出一种去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，以降低其浓度，实现禽畜粪便作为有机肥的无害化。本专利技术提供的技术方案是：一种去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，包括如下步骤：(1)配置堆肥原料：将鸡粪、锯末、无菌蒸馏水和耐高温菌剂制成堆肥原料，其中鸡粪与锯末的质量比为5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之间，耐高温菌剂制为产黄纤维单胞菌；(2)高温堆肥：控制翻堆频率以使堆肥温度在45~65℃之间，实现高温发酵；(3)中温堆肥：经高温发酵后，控制人工翻堆频率，使堆肥产品温度在30~45℃之间，实现中温发酵。所述的方法，所述耐高温菌剂以液体菌剂形式投加，投加比例为1:10~1：25（v/w），优选为1：20（v/w）。所述的方法，其中，所述菌种为产黄纤维单胞菌，其驯化制备耐高温菌种步骤如下：将保存在LB培养基上的产黄纤维单胞菌进行活化，将黄纤维单胞菌按2%接种至选择性培养基中，在恒温60℃条件下连续震荡72小时。选择性培养基：KH2PO4：0.5g，NaCI：0.5g，蛋白胨：0.5g，MgCI2：0.5g，(NH4)SO4：0.5g，NH4NO3：1.0g，K2HPO4：1.5g，蒸馏水1000ml，pH为中性。LB培养基：蛋白胨：10g；酵母膏：5g；NaCI：10g；蒸馏水1000ml；PH:7.0。本专利技术所接种的生产菌株性质如下：革兰氏阳性，其细胞为球形，能产纤维素酶和蛋白酶，在选择性培养基中，其纤维素酶活为20.79u/ml，蛋白酶酶活为18.52u/ml，细菌在55℃仍保持较高的活性。所述的方法，所述鸡粪为.新鲜鸡粪，其与锯末的质量比为6~8:1，并且C/N保持在20：1。所述的方法，配置的堆肥原料含水率在55%~60%之间；堆肥室内温度控制在25~30℃。所述的方法，所述高温堆肥步骤，堆肥3~4天后达到高温阶段，温度控制在45~60℃之间持续10~12天，实现高温发酵。所述的方法，所述中温堆肥步骤，堆肥产品温度在30~45℃之间，持续10~14天。所述的方法，所述氟喹诺酮类抗生素包括诺氟沙星、环丙沙星、沙拉沙星、洛美沙星、恩诺沙星中的一种或多种。本专利技术提出了一种采用堆肥结合外源添加菌剂的方法以去除禽畜粪便中的氟喹诺酮类抗生素。本专利技术方法充分利用其中耐高温菌种及相关微生物的降解作用去除禽兽粪便中氟喹诺酮类抗生素，使有机肥料中氟喹诺酮类抗生素降低至安全量，填补了去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的技术空白。同时，具有如下的优点：(1)以禽畜粪便为原料，无需添加其他化学试剂，不会对环境产生二次污染；(2)采用堆肥技术，无需产生电能等能耗，经济成本低；(3)采用人工翻堆供氧，便于操作及推广。具体实施方式下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制，仅仅作示例说明。实施例1本专利技术去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，其步骤如下：步骤一：将保存在LB培养基上的产黄纤维单胞菌进行活化，将黄纤维单胞菌按2%接种至选择性培养基中，在恒温60℃条件下连续震荡72小时。LB培养基：蛋白胨：10g；酵母膏：5g；NaCI：10g；蒸馏水1000ml；PH:7.0。选择性培养基：KH2PO4：0.5g，NaCI：0.5g，蛋白胨：0.5g，MgCI2：0.5g，(NH4)SO4：0.5g，NH4NO3：1.0g，K2HPO4：1.5g，蒸馏水1000ml，PH为6.8~7.2。步骤二：将含水率约为65.0%，有机碳含量约为20%的新鲜鸡粪与锯末、蒸馏水混合均匀，控制其C/N比在20:1，含水率在55%~60%之间，菌剂用量约为堆肥物料体积的5%。步骤三：堆体的起始物料温度为25℃，堆体高度为1.0m，保持室温25~30℃，采用人工翻堆方式供氧，经过2~3天发酵后，堆体温度上升至45℃，进入高温期，堆肥的第3~8天，堆体温度迅速上升至60℃，第8~17天，堆体温度由60℃逐渐下降至45℃，本专利技术中高温堆肥可持续10~12天。该步骤中所述堆肥物料成弱碱性，pH稳定在7.3~8.1之间，含水率稳定在55%~65%之间。步骤四：经上述高温发酵的堆肥物料，室温25~30℃，采用人工翻堆方式供氧，进入中温期。堆肥物料温度在30℃~45℃之间持续10~14天。该步骤中所述堆肥物料呈弱碱性，pH稳定在7.6~8.1之间，含水率稳定在50%~55%之间。截至中温发酵阶段结束，种子发芽率指数（GI）已经达到85%以上。经过三次平行试验，氟喹诺酮类抗生素降解效果见表1。表1诺氟沙星环丙沙星沙拉沙星洛美沙星恩诺沙星初始浓度(mg/kg)12.1111.7912.3415.3514.88去除率1（高温段，%）58.3159.6255.2843.1965.32去除率2（中温段，%）37.4315.9723.6233.0817.12总去除率（%）7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1) 配置堆肥原料：将鸡粪、锯末、无菌蒸馏水和耐高温菌剂制成堆肥原料，其中鸡粪与锯末的质量比为5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之间，耐高温菌剂制为产黄纤维单胞菌；(2) 高温堆肥：控制翻堆频率以使堆肥温度在45~65℃之间，实现高温发酵；(3) 中温堆肥：经高温发酵后，控制人工翻堆频率，使堆肥产品温度在30~45℃之间，实现中温发酵。

【技术特征摘要】
1.一种去除禽畜粪便中氟喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配置堆肥原料：将鸡粪、锯末、无菌蒸馏水和耐高温菌剂制成堆肥原料，其中鸡粪与锯末的质量比为5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之间，耐高温菌剂制为产黄纤维单胞菌；
(2)高温堆肥：控制翻堆频率以使堆肥温度在45~65℃之间，实现高温发酵；
(3)中温堆肥：经高温发酵后，控制人工翻堆频率，使堆肥产品温度在30~45℃之间，实现中温发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐高温菌剂以液体菌剂形式投加，投加比例为1:10~1：25（v/w），优选为1：20（v/w）。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高温菌剂的制备步骤如下：活化产黄纤维单胞菌，将黄纤维单胞菌按2%接种至选择性培养基中，在恒温60℃条件下连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛南冬，孟磊，张石磊，杨兵，王继勇，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11