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陳溫福院士團(tuán)隊(duì)孟軍教授課題組在生物炭-微生物協(xié)同治理抗生素污染方面取得新進(jìn)展

本發(fā)明公開(kāi)了一種表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的方法，本發(fā)明首先利用表面活性劑的增溶洗脫作用，清洗土壤一次，去除土壤中85%以上的有機(jī)氯農(nóng)藥（OCPs）；經(jīng)清洗后的土壤在工棚通風(fēng)處直接堆放，利用殘留的表面活性劑改善土著微生物的群落結(jié)構(gòu)和活性，強(qiáng)化土著微生物降解土壤中殘留的OCPs，最終使土壤達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)；該技術(shù)操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效、綠色安全，可大規(guī)模應(yīng)用于OCPs等有機(jī)污染場(chǎng)地/土壤的修復(fù)。

針對(duì)規(guī)模化畜禽生產(chǎn)中動(dòng)物健康、環(huán)境衛(wèi)生和牧場(chǎng)的廢氣排放造成的社區(qū)環(huán)境污染，以及動(dòng)物源人獸共患病的流行和“超級(jí)細(xì)菌”導(dǎo)致的公共衛(wèi)生問(wèn)題，受17個(gè)國(guó)家、省部和國(guó)際合作項(xiàng)目資助，申請(qǐng)人系統(tǒng)地對(duì)畜禽場(chǎng)舍內(nèi)外環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)，在國(guó)內(nèi)首次闡明密集的畜禽飼養(yǎng)使微生物氣溶膠的含量升高、環(huán)境質(zhì)量變壞、并向場(chǎng)舍外擴(kuò)散；在國(guó)際上首次建立了病毒氣溶膠傳染模型，揭示了禽流感等4種病毒氣溶膠的發(fā)生、傳播及感染機(jī)制，認(rèn)識(shí)了疫病氣源性傳染的過(guò)程與規(guī)律，豐富了流行病學(xué)理論。 從事該領(lǐng)域工作20余年，37名博、碩研究生參與,發(fā)表SCI論文35篇，總影響因子116，他人引用536次；檢測(cè)技術(shù)獲得2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利；一項(xiàng)國(guó)家國(guó)際合作項(xiàng)目驗(yàn)收為優(yōu)秀。 （1）確認(rèn)了畜禽場(chǎng)舍的微生物氣溶膠的來(lái)源及其傳播。即對(duì)養(yǎng)雞豬牛兔等場(chǎng)舍（共126個(gè)場(chǎng)）及場(chǎng)舍外不同距離的氣載需氧菌、厭氧菌、革蘭氏陰性菌及內(nèi)毒素、真菌及真菌毒素監(jiān)測(cè)，獲得了其含量及不同菌群的構(gòu)成成分；揭示了養(yǎng)殖環(huán)境微生物氣溶膠向場(chǎng)舍外包括社區(qū)居民環(huán)境的擴(kuò)散，在200m之內(nèi)污染嚴(yán)重。借此，評(píng)估了畜禽舍環(huán)境衛(wèi)生和疫病流行風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)從業(yè)人員的傳染危害，制定了防控措施；創(chuàng)立了規(guī)模化生產(chǎn)“環(huán)境性疫病學(xué)說(shuō)”；提出了舍微生物氣溶膠既是環(huán)境質(zhì)量指征，又是病原傳播感染媒介的學(xué)說(shuō)。 （2）闡明了源于畜禽舍的微生物氣溶膠向場(chǎng)舍外擴(kuò)散，在國(guó)際上首次把基因組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于畜禽舍的微生物氣溶膠溯源鑒定。采用PFGE、ERIC和REP-PCR對(duì)牧場(chǎng)舍內(nèi)外環(huán)境中分離的指示細(xì)菌溯源發(fā)現(xiàn)，從牧場(chǎng)舍外下風(fēng)方向（10-200m）分離的多數(shù)微生物來(lái)源于舍內(nèi)空氣或糞便（糞便中分離到的與舍內(nèi)空氣中的部分大腸桿菌（雞舍34.1%、牛欄41.8%）來(lái)源相同）。揭示了牧場(chǎng)動(dòng)物產(chǎn)生的微生物氣溶膠不僅在畜禽群內(nèi)擴(kuò)散，而且能向場(chǎng)舍外環(huán)境傳播。首次構(gòu)建了氣源性傳染病的傳播模式，有公共衛(wèi)生和流行病學(xué)意義。 （3）發(fā)現(xiàn)了源于動(dòng)物體攜帶毒素基因的病原菌氣溶膠的發(fā)生與傳播。對(duì)養(yǎng)雞豬牛場(chǎng)（共33個(gè)）舍內(nèi)、舍外環(huán)境分離的380株氣載大腸桿菌攜帶主要毒素基因的解析發(fā)現(xiàn)，雞舍攜帶LTa基因的菌株最多為53.85%（63/117）、豬舍攜帶LTa和STb基因的分別35%和30%、牛舍58.74%大腸桿菌攜帶1至4種毒素基因。探明了畜禽傳染病病原的傳播過(guò)程。 （4）驗(yàn)證了畜禽飼養(yǎng)中“超級(jí)細(xì)菌”和泛耐藥菌的出現(xiàn)及擴(kuò)散。應(yīng)用分子生物技術(shù)對(duì)養(yǎng)雞豬牛場(chǎng)舍內(nèi)、舍外環(huán)境分離的426株腸球菌和149株金葡菌耐藥基因鑒定，發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)的超級(jí)細(xì)菌：在養(yǎng)雞場(chǎng)舍內(nèi)外8株金葡菌為MRSA-耐甲氧西林金葡菌，并攜帶耐藥基因；36株腸球菌攜帶耐萬(wàn)古霉素vanA或vanB基因。14.55%（62/426）的腸球菌對(duì)β-內(nèi)酰胺酶類(lèi)抗生素耐藥等。揭示了養(yǎng)殖環(huán)境耐藥菌的產(chǎn)生與傳播狀況和濫用抗生素導(dǎo)致的危害風(fēng)險(xiǎn)。 （5）確認(rèn)養(yǎng)殖環(huán)境3%-13%氣溶膠粒子屬于PM2.5。在雞豬牛舍分別為3.7%、4.9%、13.4%的粒子Dae50＜1µm，這些粒子能夠到達(dá)肺泡，對(duì)動(dòng)物及飼養(yǎng)員的感染危害更大。該結(jié)果為養(yǎng)殖環(huán)境飼養(yǎng)衛(wèi)生管理及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考，豐富了感染理論。 （6）建立了AIV、NDV等病毒氣溶膠的發(fā)生、傳播及感染模型，闡明其氣源性傳染的機(jī)制與風(fēng)險(xiǎn)。

課題進(jìn)展按計(jì)劃進(jìn)行，完成了240株檢測(cè)范圍內(nèi)和檢測(cè)范圍外近緣菌株的收集；對(duì)29株軍團(tuán)菌、17株鉤端螺旋體和32株克雷伯的靶基因序列破譯和序列分析；完成了探針篩選及終型芯片點(diǎn)制；進(jìn)行了105份模擬樣品的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行了芯片判讀系統(tǒng)Bactarray軟件的初步開(kāi)發(fā)；初步建立了芯片生產(chǎn)質(zhì)量控制體系；課題組額外進(jìn)行了嗜肺軍團(tuán)菌3，6，13型的O抗原破譯，并完成了其序列分析；申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，發(fā)表SCI 論文2篇。

針對(duì)我國(guó)油田區(qū)域土壤不同濃度、不同原油物性、不同土壤環(huán)境的石油污染，開(kāi)發(fā)物理化學(xué)—生物耦合技術(shù)以及微生物—植物聯(lián)合生態(tài)修復(fù)的分類(lèi)集成技術(shù)，并建立相應(yīng)的示范工程。在著重開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新與集成的同時(shí)，嘗試建立油田區(qū)污染土壤的修復(fù)理論體系、技術(shù)規(guī)范和評(píng)價(jià)體系，建設(shè)油田區(qū)典型石油污染土壤生態(tài)修復(fù)集成技術(shù)的示范工程，同時(shí)為在我國(guó)大面積開(kāi)展石油污染土壤修復(fù)工作建立一個(gè)具有國(guó)際先進(jìn)水平和引領(lǐng)作用的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，為我國(guó)油田區(qū)污染土壤生態(tài)功能恢復(fù)和環(huán)境質(zhì)量改善提供技術(shù)支撐。 1、篩選出的高效石油降解菌與篩

本項(xiàng)目研發(fā)出防控土傳病害的全元生物有機(jī)肥系列產(chǎn)品以及配套施用技術(shù)，利用這些技術(shù)能有效控制土傳病害的發(fā)生，田間應(yīng)用效果十分顯著，技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡(jiǎn)介 針對(duì)經(jīng)濟(jì)作物土傳病害已經(jīng)成為我國(guó)發(fā)展高效益農(nóng)業(yè)的瓶頸（由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)都是集約化生產(chǎn)模式，過(guò)量施用化學(xué)氮肥導(dǎo)致土壤酸化和養(yǎng)分不平衡，這給土傳病原菌創(chuàng)造了更有利的生長(zhǎng)環(huán)境，使我國(guó)土傳病害發(fā)生比國(guó)際上更嚴(yán)重）問(wèn)題，成果完成團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事高產(chǎn)和抑病型土壤微生物區(qū)系特征解析研究，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)調(diào)控高產(chǎn)和抑病型土壤微生物區(qū)系的技術(shù)途徑，從理論到實(shí)踐，收到了很好的效果。在實(shí)踐上，研發(fā)出防控土傳病害的全元生物有機(jī)肥系列產(chǎn)品以及配套施用技術(shù)，利用這些技術(shù)能有效控制土傳病害的發(fā)生，田間應(yīng)用效果十分顯著，技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。所研發(fā)的系列全元生物有機(jī)肥專(zhuān)利技術(shù)和產(chǎn)品已被全國(guó)20多家大型生物有機(jī)肥企業(yè)轉(zhuǎn)讓和轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在學(xué)術(shù)上，揭示了經(jīng)濟(jì)作物抑病型土壤微生物群落中的關(guān)鍵微生物和核心微生物，及其種群間互作關(guān)系，在國(guó)際土壤微生物領(lǐng)域權(quán)威刊物上發(fā)表了大量研究論文，產(chǎn)生了較大的學(xué)術(shù)影響，吸引了眾多國(guó)際著名專(zhuān)家前來(lái)開(kāi)展合作研究。

針對(duì)我國(guó)油田區(qū)域土壤不同濃度、不同原油物性、不同土壤環(huán)境的石油污染，開(kāi)發(fā)物理化學(xué)—生物耦合技術(shù)以及微生物—植物聯(lián)合生態(tài)修復(fù)的分類(lèi)集成技術(shù)，并建立相應(yīng)的示范工程。在著重開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新與集成的同時(shí)，嘗試建立油田區(qū)污染土壤的修復(fù)理論體系、技術(shù)規(guī)范和評(píng)價(jià)體系，建設(shè)油田區(qū)典型石油污染土壤生態(tài)修復(fù)集成技術(shù)的示范工程，同時(shí)為在我國(guó)大面積開(kāi)展石油污染土壤修復(fù)工作建立一個(gè)具有國(guó)際先進(jìn)水平和引領(lǐng)作用的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，為我國(guó)油田區(qū)污染土壤生態(tài)功能恢復(fù)和環(huán)境質(zhì)量改善提供技術(shù)支撐。

水是生命得以存在的必要條件，它使我們?nèi)祟?lèi)得以繁衍生息，人類(lèi)的生活、生產(chǎn)、娛樂(lè)都離不開(kāi)水。它同時(shí)也是許多病原微生物滋生、傳播的場(chǎng)所和載體，這些病原微生物一旦進(jìn)入人體則將可能使人患病、甚至導(dǎo)致死亡，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)健康。隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心自身的健康問(wèn)題，而各種水體（包括生活飲用水，江河湖泊，游泳場(chǎng)館等）的安全問(wèn)題也日益成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 因此，為了保護(hù)人們的身體健康，對(duì)各種水體尤其是飲用水中病原微生物的檢測(cè)是十分必要和亟需的。本項(xiàng)目旨在建立水體中主要病原微生物特異分子標(biāo)識(shí)庫(kù)，并以此為基礎(chǔ)建立快速檢測(cè)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)包括生活飲用水在內(nèi)的各種水體中主要病原微生物（致病性細(xì)菌和原生動(dòng)物等）的迅速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，為人們的用水安全和水質(zhì)狀況的評(píng)估提供依據(jù)。 應(yīng)用價(jià)值： 根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及 WHO、USEPA 和歐盟的相關(guān)規(guī)定，確定芯片的檢測(cè)范圍為 12 種細(xì)菌、1 種鉤端螺旋體和 2 種原生蟲(chóng)：金黃色葡萄球菌，嗜肺軍團(tuán)菌，糞腸球菌，屎腸球菌，肺炎克雷伯氏菌，銅綠假單胞菌，親水氣單胞，大腸桿菌/志賀氏菌，小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌，霍亂弧菌，副溶血弧菌，沙門(mén)氏菌，鉤端螺旋體，賈第鞭毛蟲(chóng)，隱孢子蟲(chóng)。

近年來(lái)重金屬污染事件頻發(fā)，不僅嚴(yán)重阻礙經(jīng)濟(jì)社會(huì)的良性發(fā)展，而且對(duì)人體健康造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。我國(guó)是人均耕地資源短缺的國(guó)家，水、大氣等受體的污染物最終將會(huì)陸續(xù)轉(zhuǎn)移到土壤中。為保證糧食安全問(wèn)題，2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，簡(jiǎn)稱(chēng)“土十條”。 本成果針對(duì)中國(guó)日趨嚴(yán)重的土壤重金屬污染問(wèn)題，開(kāi)展土壤重金屬污染生物修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范，對(duì)于大力推進(jìn)耕地質(zhì)量保護(hù)與提升，解決重金屬污染造成的食品安全問(wèn)題具有重要的意義。 技術(shù)特點(diǎn)： 1．綜合利用有機(jī)物料、微生物等對(duì)土壤中重金屬的鈍化和解毒原理，結(jié)合改良土壤、誘導(dǎo)植物抗逆等技術(shù)手段，圍繞微生物菌劑創(chuàng)新等開(kāi)展研究； 2．篩選出多種重金屬修復(fù)優(yōu)勢(shì)菌株，研發(fā)了復(fù)合微生物菌劑的配方及其發(fā)酵生產(chǎn)工藝，通過(guò)田間試驗(yàn)證明土壤中施用微生物菌劑可明顯降低土壤有效態(tài)重金屬的含量，并可顯著降低作物可食用部分中重金屬的含量，提高作物對(duì)重金屬的耐受性，提高土壤pH值，增產(chǎn)效果較明顯； 3．實(shí)現(xiàn)了多菌株協(xié)同發(fā)酵培養(yǎng)的創(chuàng)新，在復(fù)合微生物菌劑制備工藝上，從菌株的發(fā)酵到生產(chǎn)工藝的優(yōu)化等方面取得了一系列的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 相關(guān)技術(shù)對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、治理環(huán)境污染具有重要的意義，同時(shí)為保障農(nóng)產(chǎn)品安全和促進(jìn)農(nóng)民增收提供新途徑。

本項(xiàng)目針對(duì)我國(guó)優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)白酒技術(shù)水平提升，運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)和風(fēng)味化學(xué)技術(shù)，通過(guò)風(fēng)味物提取、分餾等樣品預(yù)處理技術(shù)集成創(chuàng)新，結(jié)合 GC-MS 技術(shù)，建立了復(fù)雜基質(zhì)中極微量化合物定性與定量技術(shù)體系；通過(guò) GC-O 定性、GC-MS 確認(rèn)、風(fēng)味重組等關(guān)鍵技術(shù)研究，建立了我國(guó)白酒中特征風(fēng)味化合物研究的共性關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)；通過(guò)白酒分子微生態(tài)分析、微生物定量分析與代謝物檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的研究，建立了我國(guó)白酒中風(fēng)味導(dǎo)向微生物關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)。 創(chuàng)新要點(diǎn) 建立白酒中極微量成分定性定量和 GC-O/GC-MS 研究特征風(fēng)味物質(zhì)的技術(shù)；風(fēng)味定向，開(kāi)發(fā)一批白酒中重要風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生微生物。