抗生素的大规模使用引发了抗生素污染问题及抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的传播。电强化生物技术是一种可强化生物处理，促进难降解有机物的生物降解的新型污水处理技术。然而，利用电强化生物技术处理含抗生素废水的研究较少，相关研究亟待开展。

2022年12月20日，我院艾力江·努尔拉副教授课题组在公共卫生、环境卫生与职业卫生1区期刊Environmental Research上在线发表了题为“Enhanced biodegradation of fluoroquinolones and the changes of bacterial communities and antibiotic-resistant genes under intermittent electrical stimulation”的研究论文，论文第一作者为硕士研究生木卡达斯·阿不都热合曼。

该研究以生物难降解的喹诺酮类抗生素（Quinolones，QNs）中的氧氟沙星（Ofloxacin，OFL）、诺氟沙星（Norfloxacin，NOR）、环丙沙星（Ciprofloxacin，CIP）和恩诺沙星（Enrofloxacin，ENR）为目标污染物。利用升流式电强化厌氧好氧耦合生物膜反应器（Anaerobic-aerobic-coupled upflow bioelectrochemical reactors，AO-UBERs）在间歇电刺激模式下（24 h ON/24 h OFF）处理所模拟的含QNs废水。通过优化施加电压大小，水力停留时间及电极转换模式来提高AO-UBERs中QNs的去除效率。探索反应器中微生物群落结构与核心菌属的组成，研究电刺激对ARGs表达量的影响。结果表明，当水力停留时间为48 h、施加电压为0.9 V时，厌氧阳极/好氧阴极构型的（R₂）反应器中目标污染物的去除率达到43.07～54.83%，比不加电反应器R₀高出了13.68～21.39%，间歇电刺激显著提高了废水中QNs的生物降解效率。

图1  AO-UBERs示意图

图2  AO-UBERs中OFL(a)、NOR(b)、CIP(c)和ENR(d)总去除效果

研究发现，虽然间歇电刺激可选择性地富集与QNs生物降解相关的功能微生物，从而提升AO-UBERs对QNs的去除效率；然而，间歇电刺激不仅提高了反应器中ARGs的丰度还促进了可移动基因元件（Mobile genetic elements，MGEs）的生长，这将促进ARGs的水平基因转移，影响系统中ARGs的去除。因此，未来还需进一步分析电刺激处理抗生素废水过程中ARGs的流出风险，并通过优化电强化生物技术的运行参数或将电强化生物技术与其他工艺相结合等方式来实现ARGs的去除。该研究可为抗生素废水生物处理技术的发展提供支持。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.115127