蚯蚓肠道内容物强化土壤中磺胺类抗生素消减的方法技术

蚯蚓肠道内容物强化土壤中磺胺类抗生素消减的方法，首先选取成熟的且具有明显环带的新鲜蚯蚓，对其体表清洗后，放在培养皿中清肠，然后按比例添加到人工配制的磺胺类污染土壤中，在避光和室温的条件下培养2周后，取出蚯蚓并再次进行体表清洗，解剖获取新鲜蚯蚓肠道内容物；采集自然环境中受到磺胺类抗生素污染的不同类型的土壤，去除土壤中的草根、树叶、石头等杂质，对土壤进行破碎筛分；然后向不同磺胺类抗生素污染土壤中按比例添加蚯蚓肠道内容物，进行人工培养1‑2月后完成修复。蚯蚓肠道内容物中含有高丰度的磺胺类抗生素降解菌群，外源添加肠道内容物不但对土壤中磺胺类抗生素的降解去除具有显著的效果，而且有利于修复后土著微生物生态功能多样性快速恢复。

Method of reducing sulfanilamide antibiotics in soil strengthened by earthworm intestinal contents

【技术实现步骤摘要】
蚯蚓肠道内容物强化土壤中磺胺类抗生素消减的方法
本专利技术属于抗生素污染土壤生物修复
，尤其涉及蚯蚓肠道内容物强化土壤中磺胺类抗生素消减的方法。
技术介绍
抗生素是细菌、真菌、放线菌等微生物在代谢过程中产生的能够抵抗病原体、干扰其他生活细胞发育功能的一类天然的化学物质，对细菌活性的抑制具有非常好的效果，其中，磺胺类抗生素是以氨苯磺胺为母体人工合成的广谱性抗生素，具有化学性质稳定、价格低廉、使用方便等特点，被广泛的用到人类及禽畜疾病的预防及治疗过程中。但是磺胺类抗生素的大量使用并不能完全被代谢吸收，其中，有30-90%的抗生素通过粪便、尿液等方式排出体外，而禽畜排泄物又作为有机肥料大量施用于农田中，进而造成农田及禽畜养殖场周边土壤中贮存大量的抗生素母体化合物及次级代谢产物。一方面，残留在土壤中的抗生素会对土著菌群结构及数量造成扰动，而经过长期的自恢复过程后，形成新的菌群结构，进而改变了土壤中原有碳、氮、磷、硫等元素的转化过程，影响土壤物质元素循环的周转速率、迁移途径与赋存形态。另一方面，在长期的抗生素胁迫下，为适应环境的改变，土著菌群也会产生相应的抵抗机制，进而衍生出抗生素抗性细菌。而抗性细菌体内携带的抗生素抗性基因可以通过水平转移或垂直传导的方式在食物链之间进行传播，使得致病菌获得抗性的几率增加，从而给人体健康及生态环境带来较大的负面影响。因此开展针对土壤中磺胺类抗生素消减去除的研究具有重要的意义。蚯蚓是土壤中生物量最大的无脊椎动物，占土壤动物总量约60-80%，在维持陆地生态功能中起着重要的作用。蚯蚓通过体表吸收或摄食的方式在其体内积累土壤中残留的污染物，因此蚯蚓自身的生理状态能够间接反映土壤的污染情况；另外，蚯蚓还能够改善土壤理化性质、降解部分有机污染物，有力的促进土壤元素循环；其次，蚯蚓因其具有适应性强、分布范围广、繁殖周期短等特点被视为土壤生态系统污染的指示生物。此外，蚯蚓肠道中的养分元素含量及葡萄糖、有机酸等小分子有机物也远远高于土壤，其中碳、氮含量是土壤中的2-5倍，因此蚯蚓肠道特殊的环境塑造了独特的内生细菌群落，它们不但对蚯蚓自身新陈代谢及机能稳定具有重要调节作用，而且还有利于促进蚯蚓对土壤中有机物质及养分元素的分解转化。已有较多的研究表明，蚯蚓肠道中含有大量的厌氧菌，这些内生细菌可以通过生物降解、吸附转化、生物积累等方式对环境中的污染物进行积累或降解，且不产生二次污染，有利于土壤生态系统的稳定及环境的可持续发展。然而目前对于蚯蚓肠道内生菌群消减土壤中磺胺类抗生素的研究还鲜有报道，因此开展蚯蚓肠道内容物强化土壤中磺胺类抗生素消减去除的方法对污染土壤可持续修复治理具有重要的理论和现实意义。目前，关于蚯蚓修复污染土壤的研究，大多是针对土壤重金属的修复，如：申请号CN201910531836.7、CN201621257475.X和CN201410238253.2中提到的方法均是营造蚯蚓适合生存的环境，然后将蚯蚓与重金属污染土壤进行混合培养一段时间，直到污染土壤中重金属浓度降低。还有少部分关于利用蚯蚓消减土壤中有机污染物的专利，如：申请号：CN201210173048.3、CN201010147193.5和CN200910184601.1分别将蚯蚓投放到污染土壤中，后期添加不同的蚯蚓基质保证蚯蚓活力，进而达到降低土壤中有机污染物（五氯苯酚、滴滴涕、菲和芘）的效果。然而，目前尚未发现与蚯蚓肠道内容物强化降解土壤中抗生素的专利。经过检索，发现关于磺胺类抗生素消减的研究，很多是通过外加吸附剂或氧化剂的方式。其中，申请号：201610448595.6提供了玉米秸秆生物炭及利用其去除水中磺胺类抗生素的方法的技术，该技术首先要在高温无氧的条件下将玉米秸秆烧制成生物炭，然后利用玉米秸秆生物炭特有的吸附性能吸附水体中的磺胺类抗生素，但是该技术中烧制生物炭的过程较为繁琐、复杂，并且吸附抗生素的生物炭可能会对环境造成二次污染。申请号：201710136203.7提供了一种禽畜粪便生物炭的制备及其去除水中磺胺类抗生素的方法，该技术将禽畜粪便通过高温裂解制成生物炭，并将该生物炭作为吸附剂吸附水体中的磺胺类抗生素，去除率大于50%。但是由于抗生素的大量使用，禽畜粪便中含有大量的未被禽畜完全代谢吸收的抗生素，而该技术并未考虑禽畜粪便中抗生素是否完全去除，因此在使用禽畜粪便制成的生物质炭的过程中可能存在二次污染的风险。申请号：201711389799.8提供了一种去除禽畜养殖废水中磺胺类抗菌剂的方法，该方法将三价铁盐、螯合剂和氧化钙同时加入含有磺胺类抗生素的水体中，在酸性条件下，利用添加物的强氧化性氧化水体中的抗生素，但是该方法营造了较强酸性的环境（pH值为3-4），不符合大部分的自然水体的环境，且该技术只适用于水体环境，难以在土壤环境中推广。通过专利检索发现与本专利技术最接近的现有技术是通过添加合成菌剂降解磺胺类抗生素。申请号：CN201710474535.6介绍了一株耐受磺胺类抗生素毒性的无色杆菌(Achromobactersp.)及其在污水处理中的应用的方法，主要是利用该无色杆菌的抗磺胺类抗生素的性能，当水体中存在磺胺类抗生素时，依然能够保持完整的细胞结构和高效的好氧反硝化能力，具有减弱磺胺类抗生素对污水脱氮系统的作用。但是该方法主要是对水体进行脱氮，去除抗生素的效果并不理想。申请号：201710115130.3提供了一种降解土壤中抗生素的混合菌剂及其制备方法，主要是将抗生素降解菌株（枯草芽孢杆菌J5P2、假单胞菌J2）的菌液制成混合液，以达到降解土壤中残留的多种抗生素的目的。但是该方法提供的菌剂只混合了两种降解菌，而没有考虑到土著菌群的作用效果，因此，不能确保该方法的广泛使用。申请号：201610912546.3介绍了蔗渣固定化细菌修复农田土壤中磺胺甲恶唑污染修的方法，采用蔗渣为载体固定化阴沟肠杆菌菌属，构建高效稳定的农业废料固定化细菌体系，但是该方法需要制备菌悬液并且固定在蔗渣上，过程较为繁琐，且菌种单一，去除效果有限。现有技术存在的主要缺陷是：现有的去除磺胺类抗生素的方法大多是通过高温煅烧等手段，存在工艺复杂、成本高且去除不彻底等问题。而且现有技术大多是针对水体中抗生素的去除，关于土壤中的研究还相对较少。目前去除土壤中磺胺类抗生素的技术往往是采用外添加菌剂的方法，普通的常规菌剂一般混合菌株种类较少，弱化了菌群的作用效果，且去除率不理想，因此现有的消减土壤中磺胺类抗生素的技术手段并不完善。缺陷产生的主要原因有：1、近年来，随着禽畜养殖也的迅猛发展，大量的抗生素被用在禽畜养殖的全过程，加上医疗废水和污水处理厂不合理的处理方式，导致土壤及水环境中残留大量的抗生素，但是由于土壤污染具有隐蔽性、滞后性和累积性等特点，因而前期的科研工作大多是针对水环境中磺胺类抗生素的去除，土壤抗生素污染的修复治理则相对较晚。2、对于磺胺类抗生素的修复，有较多的研究是采用添加生物质炭的方法，但是生物质炭煅烧工艺相对繁琐、成本较高，不适合大量使用。3、土壤中接种降解菌剂，容易受到占据优势生态位土著菌群的影响，导致降解菌剂去除土壤中抗生素的效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蚯蚓肠道内容物在强化土壤中磺胺类抗生素消减中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.蚯蚓肠道内容物在强化土壤中磺胺类抗生素消减中的应用。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于具体步骤为：首先选取成熟的且具有明显环带的新鲜蚯蚓，对其体表清洗后，放在培养皿中清肠，然后添加到人工配制的磺胺类抗生素污染的土壤中，其中磺胺类抗生素的浓度为10-100mg/kg，在避光和室温的条件下培养2周后，取出蚯蚓并再次进行体表清洗，解剖获取新鲜蚯蚓肠道内容物；采集自然环境中受到磺胺类抗生素污染的不同类型土壤，去除杂质，对土壤进行破碎筛分；然后向不同磺胺类抗生素污染土壤中按比例添加蚯蚓肠道内容物，所述土壤与蚯蚓肠道内容物的质量比为1000:1-5000:1，进行人工培养1-2月后完成修复。


3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于新鲜蚯蚓的体重在4±1g，清洗时选用0.9%的生理盐水。


4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于生理盐水清洗后，放在无菌培养皿中清肠6h后蚯蚓清肠完全。


5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述解剖获取新鲜蚯蚓肠道内容物的步骤为：待蚯蚓停止排粪后，用50%无水乙醇将蚯蚓浸泡2min，观察蚯蚓在无水乙醇中的生理状态，当蚯蚓停止扭动身躯并逐渐静止，但仍能观察到蚯蚓心脏跳动时，取出蚯蚓，再次用0.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明明，晁会珍，郑晓璇，王鑫伟，胡锋，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32