一种潜流人工湿地及其在去除养殖水体中抗生素抗性基因中的应用制造技术

本发明专利技术涉及生态保护技术领域，尤其涉及一种潜流人工湿地及其在去除养殖水体中抗生素抗性基因(ARGs)中的应用。所述人工湿地包括水体净化区；所述水体净化区在底泥之上，依次包括砂石层、砾石层、火山岩层和水；所述砂石层的厚度为0.2～0.5m；所述砾石层的厚度为0.1～0.5m；所述火山岩层的厚度为0.1～0.5m。抗生素抗性基因是一类新型环境污染物，本发明专利技术通过砂石层、砾石层和火山岩层构成一种特定的潜流人工湿地，将养殖水体通过该潜流人工湿地之后排出可以有效去除养殖水体中抗生素抗性基因的含量，这在去除水产养殖水体中的抗生素抗性基因含量的技术领域有重要意义。因含量的技术领域有重要意义。因含量的技术领域有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种潜流人工湿地及其在去除养殖水体中抗生素抗性基因中的应用


[0001]本专利技术涉及生态保护
，尤其涉及一种潜流人工湿地及其在去除养殖水体中抗生素抗性基因中的应用。

技术介绍

[0002]内陆淡水池塘养殖是主要的渔业养殖方式之一，随着水产养殖产业的发展，抗生素作为养殖药物或混合饲料大量投入使用，促进了水产养殖环境和养殖生物体内抗性细菌及抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的发生。水产养殖环境中，抗性基因可通过移动遗传元素在不同的微生物种群之间进行水平基因转移，可直接进入养殖生物体内，最终通过食物链和人类肠道微生物群进行水平基因转移。这导致水产养殖环境成为抗生素和ARGs的潜在储藏。目前，在水产养殖各种不同环境介质中(水体、土壤、沉积物)均有ARGs检出的报道，水产养殖场已经成为环境中ARGs的储存库。
[0003]现有技术中，抗生素被广泛使用，其为各类流行性疾病提供了有效的治疗方法。但是随着抗生素的使用量日趋升高，携带抗生素抗性基因的耐药菌数量也在增多。由于抗生素具备高度的稳定性和低亲水性，水环境中很难自然降解这些抗生素，进而致使水环境中形成了大量的耐药微生物和可转移的抗生素抗性基因，有研究在生态循环水养殖模式中检测出的抗生素抗性基因数十类、数千亚型的抗生素抗性基因。池塘底泥是抗生素抗性基因主要存在的区域，其中存在的大量污染成分(例如氨氮、亚硝态氮和硝态氮等)和微生物，其为抗生素抗性基因在生态系统中的持久性和向水体扩散传播提供了条件。现有的水处理技术可以有效去除水体中的COD、氨氮、总氮和总磷等物质，但对新型污染物抗生素抗性基因去除效果甚微。
[0004]现有技术中有通过多种方式去除污染水体中的抗生素抗性基因，例如膜生物反应器(中国专利CN106698652A)，其被认为是一种能够有效去除污水中抗生素抗性基因的技术，MBR膜截留的废水中能够检测出大量病原菌和抗性基因，但是该方法成本和能耗较高，且维护和管理更为复杂。还有通过真空紫外/过硫酸氢钾耦合高级氧化法去除抗生素抗性基因的方法(中国专利CN115321637A)，其可以适用于不同类型抗生素抗性基因的去除，但是其同样存在着流程繁多，使用的设备复杂等问题。其他还有例如吸附法、电解法等去除抗生素抗性基因的方法，但以上方法使用成本高，且繁琐，不合适水产养殖业应用。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种潜流人工湿地及其在去除养殖水体中抗生素抗性基因中的应用。通过构建特定的人工湿地，使得富含抗生素抗性基因的污水或养殖水体通过时，抗生素抗性基因的含量显著降低。
[0006]现有技术中多采用膜生物反应器、真空紫外或高级氧化法等流程复杂，步骤繁多的方法去除水体中的抗生素抗性基因，但是较高的使用和维护成本使得这些方法难以推
广，而本专利技术经过研究得到一种可以快速、有效去除养殖水体中的抗生素抗性基因的潜流人工湿地，而在此之前，尚未有将人工湿地应用于养殖水体中抗生素抗性基因去除的技术手段。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种用于净化养殖水体的潜流人工湿地，包括水体净化区；所述水体净化区，依次包括砂石层、砾石层、火山岩层和水；
[0008]所述砂石层的厚度为0.2～0.5m；所述砾石层的厚度为0.1～0.5m；所述火山岩层的厚度为0.1～0.5m。
[0009]进一步地，所述砂石层中砂石的粒径为0.15～5mm；所述砾石层中砾石的粒径为3～8cm；所述火山岩层中火山岩的粒径为3～15mm。
[0010]本专利技术提供的潜流人工湿地中，砂石层可以保护池底环境，防止水流冲击卷起太多的泥土，砾石层可以过滤水中氮元素，同时可以作为藻类的附着基质，构成一定稳固的生态环境，火山岩层可以吸附养殖水中的异味、颗粒悬浮物等污染物。更重要的是，以这样的形式构建人工湿地后，其可以形成稳定的特定生态环境，该生态环境通过多种方式可以在养殖水体通过时显著降低养殖水体中的抗生素抗性基因，例如通过特定生态环境中的多种微生物共同作用下可以有效去除这些抗生素抗性基因，最终在经过潜流人工湿地多层次的净化后，水体中的抗生素抗性基因水平显著下降。
[0011]进一步地，所述潜流人工湿地还包括蒲草区；所述蒲草区和所述水体净化区通过管道相连；在水体净化区一端，所述管道的管口位于所述砂石层。
[0012]进一步地，所述蒲草区的水口处存在蒲草，所述蒲草的密度为1～3株/m2。
[0013]进一步地，所述潜流人工湿地的深度为1～3米。
[0014]蒲草区可以起到初步净化养殖水体的作用，其能够降低养殖水体中磷、氮元素的含量，能够在一定程度上起到代谢生物和降解作用，削减水体中含有抗生素抗性基因的微生物含量。
[0015]第二方面，本专利技术提供所述的潜流人工湿地在去除水体中抗生素抗性基因中的应用。
[0016]进一步地，所述应用包括：所述水体通过蒲草区进入所述潜流人工湿地；经过管道进入水体净化区，后依次通过砂石层、砾石层和火山岩层后排出。
[0017]进一步地，所述水体包括：生活污水、工厂污水或养殖水体中的一种或多种。
[0018]进一步地，所述水体为养殖水体。
[0019]进一步地，所述养殖水体为：经过三级生态沟渠处理的养殖水体。
[0020]本专利技术具备如下有益效果：
[0021]本专利技术提供一种潜流人工湿地，其在底泥之上依次包括砂石层、砾石层和火山岩层。本专利技术研究发现将养殖水体通过该潜流人工湿地可以显著降低养殖水体中抗生素抗性基因的水平，此前尚未有将人工湿地应用于去除养殖水体中抗生素抗性基因水平的技术手段，本专利技术提供的可用于去除污染水体中的抗生素抗性基因水平的潜流人工湿地，在净化水体，降低环境中抗生素抗性基因总含量的
有重要意义。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例1提供的潜流人工湿地示意图。
[0024]图2是本专利技术实施例1提供的带有蒲草区的潜流人工湿地示意图。
[0025]图3是本专利技术实施例2提供的经过潜流人工湿地前后养殖水体中抗生素抗性基因分布特征的变化示意图；其中A为进水口，B为去出水口。
[0026]图4是本专利技术实施例2提供的经过潜流人工湿地前后养殖水体中磺胺类和四环素类抗生素抗性基因的去除效果；其中左图为磺胺类总抗生素抗性基因sul、sul1和sul2拷贝数在进水口和出水口的对比，右图为总四环素类总抗生素抗性基因tet、tetg和tetx拷贝数在进水口和出水口的对比。
[0027]图5是本专利技术实施例3提供的潜流人工湿地中的微生物幅度和抗生素抗性基因。
具体实施方式
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于净化养殖水体的潜流人工湿地，其特征在于，包括水体净化区；所述水体净化区，依次包括砂石层、砾石层、火山岩层和水；所述砂石层的厚度为0.2～0.5m；所述砾石层的厚度为0.1～0.5m；所述火山岩层的厚度为0.1～0.5m。2.根据权利要求1所述的潜流人工湿地，其特征在于，所述砂石层中砂石的粒径为0.15～5mm；和/或，所述砾石层中砾石的粒径为3～8cm；和/或，所述火山岩层中火山岩的粒径为3～15mm。3.根据权利要求1或2所述的潜流人工湿地，其特征在于，所述潜流人工湿地还包括蒲草区；所述蒲草区和所述水体净化区通过管道相连；在水体净化区一端，所述管道的管口位于所述砂石层。4.根据权利要求3所述的潜流人工湿地，其特征在于，所述蒲草区的水口处存在蒲草，所述蒲草的密...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲疆奇，张清靖，贾成霞，刘盼，杨慕，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：