Environment International ( IF 11.8 ) Pub Date : 2021-06-24 , DOI: 10.1016/j.envint.2021.106689 Ping Chen 1 , Xiaoyan Guo 1 , Shengnan Li 2 , Fengxiang Li 1
Antibiotic contamination and the resulting resistance genes have attracted worldwide attention because of the extensive overuse and abuse of antibiotics, which seriously affects the environment as well as human health. Bioelectrochemical system (BES), a potential avenue to be explored, can alleviate antibiotic pollution and reduce antibiotic resistance genes (ARGs). This review mainly focuses on analyzing the possible reasons for the good performance of ARG reduction by BESs and potential ways to improve its performance on the basis of revealing the generation and transmission of ARGs in BES. This system reduces ARGs through two pathways: (1) the contribution of BES to the low selection pressure of ARGs caused by the efficient removal of antibiotics, and (2) inhibition of ARG transmission caused by low sludge yield. To promote the reduction of ARGs, incorporating additives, improving the removal rate of antibiotics by adjusting the environmental conditions, and controlling the microbial community in BES are proposed. Furthermore, this review also provides an overview of bioelectrochemical coupling systems including the BES coupled with the Fenton system, BES coupled with constructed wetland, and BES coupled with photocatalysis, which demonstrates that this method is applicable in different situations and conditions and provides inspiration to improve these systems to control ARGs. Finally, the challenges and outlooks are addressed, which is constructive for the development of technologies for antibiotic and ARG contamination remediation and blocking risk migration.
中文翻译:
生物电化学系统作为减少抗生素抗性基因的新兴通用技术的综述
由于抗生素的广泛使用和滥用,抗生素污染及其产生的抗性基因引起了全世界的关注,严重影响了环境和人类健康。生物电化学系统(BES)是一种有待探索的潜在途径,可以减轻抗生素污染并减少抗生素抗性基因(ARG)。本综述主要在揭示BES中ARGs的产生和传递过程的基础上,分析BESs降低ARGs性能良好的可能原因以及提高其性能的潜在途径。该系统通过两种途径减少 ARGs:(1) BES 对有效去除抗生素引起的 ARGs 低选择压力的贡献,以及 (2) 抑制因低污泥产量引起的 ARG 传播。为了促进 ARGs 的减少,建议加入添加剂,通过调节环境条件来提高抗生素的去除率,并控制 BES 中的微生物群落。此外,该综述还概述了生物电化学耦合系统,包括 BES 与 Fenton 系统耦合、BES 与人工湿地耦合和 BES 与光催化耦合,表明该方法适用于不同的情况和条件,并为改进这些系统来控制 ARG。最后,解决了挑战和前景,这对抗生素和 ARG 污染修复和阻止风险迁移技术的发展具有建设性。建议通过调节环境条件提高抗生素去除率,控制 BES 中的微生物群落。此外,该综述还概述了生物电化学耦合系统,包括 BES 与 Fenton 系统耦合、BES 与人工湿地耦合和 BES 与光催化耦合,表明该方法适用于不同的情况和条件,并为改进这些系统来控制 ARG。最后,解决了挑战和前景,这对抗生素和 ARG 污染修复和阻止风险迁移技术的发展具有建设性。建议通过调节环境条件提高抗生素去除率,控制 BES 中的微生物群落。此外,该综述还概述了生物电化学耦合系统,包括 BES 与 Fenton 系统耦合、BES 与人工湿地耦合和 BES 与光催化耦合,表明该方法适用于不同的情况和条件,并为改进这些系统来控制 ARG。最后,解决了挑战和前景,这对抗生素和 ARG 污染修复和阻止风险迁移技术的发展具有建设性。本综述还概述了生物电化学耦合系统,包括 BES 与 Fenton 系统耦合、BES 与人工湿地耦合和 BES 与光催化耦合,这表明该方法适用于不同的情况和条件,并为改进这些系统提供灵感控制 ARG。最后,解决了挑战和前景,这对抗生素和 ARG 污染修复和阻止风险迁移技术的发展具有建设性。本综述还概述了生物电化学耦合系统,包括 BES 与 Fenton 系统耦合、BES 与人工湿地耦合和 BES 与光催化耦合,这表明该方法适用于不同的情况和条件,并为改进这些系统提供灵感控制 ARG。最后,解决了挑战和前景,这对抗生素和 ARG 污染修复和阻止风险迁移技术的发展具有建设性。