一種禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素的去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種禽獸糞便有機(jī)肥中抗生素的去除方法，具體地說是六種氣哇諾酬 類（FQs)抗生素的去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 抗生素廣泛應(yīng)用于人類醫(yī)療、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。作為動(dòng)物促生長(zhǎng)劑和治療用 藥物，畜牧業(yè)已成為使用抗生素量最大的行業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年消費(fèi)的抗生素約有50%~70%被 用于畜牧業(yè)?？股剡M(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后409?^90%W母體或代謝物的形式隨畜禽糞便進(jìn)入環(huán) 境。早在2007年有學(xué)者調(diào)查了我國(guó)8個(gè)省份的143家牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)調(diào)查樣本氣哇諾 酬類抗生素含量較高，其中豬糞及牛糞中恩諾沙星濃度為33. 26mg·kg1，環(huán)丙沙星濃度為 33. 98mg·kg1;雞糞中諾氣沙星最大濃度為225. 45mg·kg1，環(huán)丙沙星最大濃度為45. 59 mg·kg1，恩諾沙星最大濃度為1420. 76mg·kg1。
[0003] 環(huán)境中殘留的抗生素威脅動(dòng)植物及人類健康。有研究發(fā)現(xiàn)，哇諾酬類抗生素對(duì)胎 兒有致崎作用，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)和消化吸收系統(tǒng)、屯、臟和血管系統(tǒng)也有很大危害。研究結(jié)果 表明，抗生素的大量使用會(huì)導(dǎo)致病原微生物產(chǎn)生耐藥性，使抗生素能夠殺死細(xì)菌的有效劑 量不斷增加，例如將牛糞施于花園后，導(dǎo)致該±壤對(duì)特定抗生素抗性增加70%。此外抗生素 的使用會(huì)影響±壤中微生物的性質(zhì)，例如馬釋等研究表明含量高于0. 1μg/g的恩諾沙星 會(huì)顯著降低±壤微生物的豐富度和多樣性，進(jìn)而降低其降解其他有機(jī)污染物及重金屬的能 力。
[0004] 氣哇諾酬類抗生素廣泛存在于±壤環(huán)境尤其是禽畜糞便中，對(duì)±壤環(huán)境，動(dòng)植物 及人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此亟需研發(fā)相關(guān)技術(shù)W降低或去除環(huán)境中氣哇諾酬類抗生素 濃度。目前對(duì)去除水體中抗生素有少量研究，例如超聲波降解法、人工濕地法等，超聲波法 降解速度快，適用范圍廣，但其能耗大、成本高且反應(yīng)條件難控制；人工濕地法成本低，易維 護(hù)但其占地面積大且會(huì)散發(fā)惡臭。對(duì)禽畜糞便中氣哇諾酬類抗生素的研究主要停留在其檢 測(cè)分析方法方面，對(duì)其去除方法研究較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于突破去除禽畜糞便中抗生素類污染物技術(shù)瓶頸，提出一種去除 禽畜糞便中氣哇諾酬類抗生素的方法，W降低其濃度，實(shí)現(xiàn)禽畜糞便作為有機(jī)肥的無害化。
[0006] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種去除禽畜糞便中氣哇諾酬類抗生素的方法，包括 如下步驟： (1) 配置堆肥原料：將雞糞、銀末、無菌蒸饋水和耐高溫菌劑制成堆肥原料，其中雞糞 與銀末的質(zhì)量比為5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之間，耐高溫菌劑制為產(chǎn)黃纖維單 胞菌； (2) 高溫堆肥：控制翻堆頻率W使堆肥溫度在45~65°C之間，實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵； (3) 中溫堆肥：經(jīng)高溫發(fā)酵后，控制人工翻堆頻率，使堆肥產(chǎn)品溫度在30~45°C之間， 實(shí)現(xiàn)中溫發(fā)酵。
[0007] 所述的方法，所述耐高溫菌劑W液體菌劑形式投加，投加比例為1:10~1 :25(V/ W)，優(yōu)選為1:20(v/w)。
[0008] 所述的方法，其中，所述菌種為產(chǎn)黃纖維單胞菌，其馴化制備耐高溫菌種步驟如 下： 將保存在LB培養(yǎng)基上的產(chǎn)黃纖維單胞菌進(jìn)行活化，將黃纖維單胞菌按2%接種至選擇 性培養(yǎng)基中，在恒溫60°C條件下連續(xù)震蕩72小時(shí)。
[0009] 選擇性培養(yǎng)基：皿2口〇4:〇. 5g，化CI:0. 5g，蛋白腺：0. 5g，MgCIz:〇. 5g，（畑4) S〇4:0. 5g，畑4側(cè)3:1.Og，K2HPO4:1. 5g，蒸饋水 1000ml，抑為中性。
[0010] LB培養(yǎng)基：蛋白腺：10g;酵母膏：5g;化Cl:10g;蒸饋水1000ml;PH:7. 0。
[0011] 本發(fā)明所接種的生產(chǎn)菌株性質(zhì)如下：革蘭氏陽性，其細(xì)胞為球形，能產(chǎn)纖維素酶和 蛋白酶，在選擇性培養(yǎng)基中，其纖維素酶活為20.79u/ml，蛋白酶酶活為18.52u/ml，細(xì)菌 在55 °C仍保持較高的活性。
[0012] 所述的方法，所述雞糞為.新鮮雞糞，其與銀末的質(zhì)量比為6~8:1，并且C/N保持 在20:1。
[0013] 所述的方法，配置的堆肥原料含水率在559?^60%之間；堆肥室內(nèi)溫度控制在 25~30°C。
[0014] 所述的方法，所述高溫堆肥步驟，堆肥3~4天后達(dá)到高溫階段，溫度控制在 45~60°C之間持續(xù)10~12天，實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵。
[0015] 所述的方法，所述中溫堆肥步驟，堆肥產(chǎn)品溫度在30~45°C之間，持續(xù)10~14天。
[0016] 所述的方法，所述氣哇諾酬類抗生素包括諾氣沙星、環(huán)丙沙星、沙拉沙星、洛美沙 星、恩諾沙星中的一種或多種。
[0017] 本發(fā)明提出了一種采用堆肥結(jié)合外源添加菌劑的方法W去除禽畜糞便中的氣哇 諾酬類抗生素。本發(fā)明方法充分利用其中耐高溫菌種及相關(guān)微生物的降解作用去除禽獸糞 便中氣哇諾酬類抗生素，使有機(jī)肥料中氣哇諾酬類抗生素降低至安全量，填補(bǔ)了去除禽畜 糞便中氣哇諾酬類抗生素的技術(shù)空白。同時(shí)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)： (1)W禽畜糞便為原料，無需添加其他化學(xué)試劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染；（2)采用 堆肥技術(shù)，無需產(chǎn)生電能等能耗，經(jīng)濟(jì)成本低；（3)采用人工翻堆供氧，便于操作及推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過【具體實(shí)施方式】的詳細(xì)描述來進(jìn)一步闡明本發(fā)明，但并不是對(duì)本發(fā)明的限 審IJ，僅僅作示例說明。
[001引實(shí)施例1 本發(fā)明去除禽畜糞便中氣哇諾酬類抗生素的方法，其步驟如下： 步驟一：將保存在LB培養(yǎng)基上的產(chǎn)黃纖維單胞菌進(jìn)行活化，將黃纖維單胞菌按2%接種 至選擇性培養(yǎng)基中，在恒溫60°C條件下連續(xù)震蕩72小時(shí)。
[0020] LB培養(yǎng)基：蛋白腺：10g;酵母膏：5g;化CI:10g;蒸饋水1000ml;PH:7. 0。
[0021] 選擇性培養(yǎng)基：皿2口〇4:〇. 5g，化Cl:0. 5g，蛋白腺：0. 5g，MgCIz:〇. 5g，（畑4) S〇4:0. 5g，畑4側(cè)3:1.Og，K2HPO4:1. 5g，蒸饋水 1000ml，PH為6.8~7. 2。
[0022] 步驟二：將含水率約為65. 0%，有機(jī)碳含量約為20%的新鮮雞糞與銀末、蒸饋水混 合均勻，控制其C/N比在20:1，含水率在55%~60%之間，菌劑用量約為堆肥物料體積的5%。
[0023] 步驟Ξ:堆體的起始物料溫度為25°C，堆體高度為1. 0m，保持室溫25~30°C，采用 人工翻堆方式供氧，經(jīng)過2~3天發(fā)酵后，堆體溫度上升至45°C，進(jìn)入高溫期，堆肥的第3~8 天，堆體溫度迅速上升至60°C，第8~17天，堆體溫度由60°C逐漸下降至45°C，本發(fā)明中高 溫堆肥可持續(xù)10~12天。
[0024] 該步驟中所述堆肥物料成弱堿性，抑穩(wěn)定在7. 3~8. 1之間，含水率穩(wěn)定在559?^65% 之間。
[00巧]步驟四：經(jīng)上述高溫發(fā)酵的堆肥物料，室溫25~30°C，采用人工翻堆方式供氧，進(jìn) 入中溫期。堆肥物料溫度在30°C~45°C之間持續(xù)10~14天。
[0026] 該步驟中所述堆肥物料呈弱堿性，抑穩(wěn)定在7. 6~8. 1之間，含水率穩(wěn)定在509?^55% 之間。
[0027] 截至中溫發(fā)酵階段結(jié)束，種子發(fā)芽率指數(shù)（GI)已經(jīng)達(dá)到85%W上。
[0028] 經(jīng)過Ξ次平行試驗(yàn)，氣哇諾酬類抗生素降解效果見表1。
[0029] 表1
實(shí)施例2 按實(shí)施例1的物料配比及操作方法，再次進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)施例1與本實(shí)施例2不同之 處是：雞糞中氣哇諾酬類抗生素初始濃度不同，經(jīng)過Ξ次平行試驗(yàn)，氣哇諾酬類抗生素降解 效果見表2。
[0030] 表 2
從上面兩個(gè)實(shí)施例表明，經(jīng)采用本發(fā)明處理雞糞中氣哇諾酬類抗生素，使得雞糞中 61. 09~82. 82%的氣哇諾酬類抗生素得到去除，降低了雞糞作為有機(jī)肥料的危害，使其中氣 哇諾酬類抗生素含量達(dá)到安全限值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種去除禽畜糞便中氟喹諾酮類抗生素的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 配置堆肥原料：將雞糞、鋸末、無菌蒸餾水和耐高溫菌劑制成堆肥原料，其中雞糞 與鋸末的質(zhì)量比為5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之間，耐高溫菌劑制為產(chǎn)黃纖維單 胞菌； (2) 高溫堆肥：控制翻堆頻率以使堆肥溫度在45~65°C之間，實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵； (3) 中溫堆肥：經(jīng)高溫發(fā)酵后，控制人工翻堆頻率，使堆肥產(chǎn)品溫度在30~45°C之間， 實(shí)現(xiàn)中溫發(fā)酵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐高溫菌劑以液體菌劑形式投加，投 加比例為 1:1〇~1 :25 (v/w)，優(yōu)選為 1 :20 (v/w)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，耐高溫菌劑的制備步驟如下：活化產(chǎn)黃纖 維單胞菌，將黃纖維單胞菌按2%接種至選擇性培養(yǎng)基中，在恒溫60°C條件下連續(xù)震蕩72小 時(shí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雞糞為.新鮮雞糞，其與鋸末的質(zhì)量 比為6~8:1，并且C/N保持在20 :1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，配置的堆肥原料含水率在55°/『60%之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，堆肥室內(nèi)溫度控制在25~30°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫堆肥步驟，堆肥3~4天后達(dá)到高 溫階段，溫度控制在45~60°C之間持續(xù)10~12天，實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中溫堆肥步驟，堆肥產(chǎn)品溫度在 30~45°C之間，持續(xù)10~14天。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氟喹諾酮類抗生素包括諾 氟沙星、環(huán)丙沙星、沙拉沙星、洛美沙星、恩諾沙星中的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素的去除方法，步驟包括：(1)配置堆肥原料：將雞糞、鋸末、無菌蒸餾水和耐高溫菌劑制成堆肥原料，其中雞糞與鋸末的質(zhì)量比為5~10:1，堆肥原料含水率在55%~60%之間，耐高溫菌劑制為產(chǎn)黃纖維單胞菌；(2)高溫堆肥：控制翻堆頻率以使堆肥溫度在45~65℃之間，實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵；(3)中溫堆肥：經(jīng)高溫發(fā)酵后，控制人工翻堆頻率，使堆肥產(chǎn)品溫度在30~45℃之間，實(shí)現(xiàn)中溫發(fā)酵。本發(fā)明方法充分利用其中耐高溫菌種及相關(guān)微生物的降解作用去除禽獸糞便中氟喹諾酮類抗生素，使有機(jī)肥料中氟喹諾酮類抗生素降低至安全量。
【IPC分類】C05F17/00, C05F3/00
【公開號(hào)】CN105254346
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510636598
【發(fā)明人】薛南冬, 孟磊, 張石磊, 楊兵, 王繼勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日