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豚糞の嫌気性消化中の抗生物質の除去
Removal of antibiotics during the anaerobic digestion of pig manure.
PMID: 28628813 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.05.280.
抄録
抗生物質は、病気の治療や感染症の予防のために、特に工業的な食肉生産において動物に頻繁に使用されています。抗生物質の中には完全に代謝されないものもあり、避けられない結果として排泄され、糞尿となって環境中に撒かれる。現在では、バイオガス生産に使用される糞尿の量が増加しており、その残渣は農地に撒かれる前に利用されている。本研究では、豚糞の嫌気性消化中のスルホンアミド類（スルファジアジン、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール）とマクロライド類（クラリスロマイシン、エリスロマイシン）、およびトリメトプリムの除去パターンを調査した。バッチ動態試験は好熱性と親水性の両方の条件で40日間実施した。抗生物質(クラリスロマイシン,スルファジアジン,スルファメチゾール)の一部は全ての実験で残留していた。このように、本研究ではスルファジアジンとスルファメチゾールについては生分解は認められなかった。エリスロマイシンのみが明らかに除去され，嫌気性消化で分解されたと考えられたが，好熱性および好気性条件下では99％，好気性条件下では20％除去された。エリスロマイシンの除去は単一の一次反応関数に適合し、反応速度定数はそれぞれ0.29日と0.005日であった。
Antibiotics are frequently used in animals to treat sickness and prevent infection especially in industrial meat production. Some of the antibiotics cannot be completely metabolized and, as an unavoidable result, are excreted and thus end up in manure which is then spread in the environment. Currently increasing amounts of manure is used in biogas production before spreading the residuals on agricultural fields. In this study, the removal patterns of sulfonamides (sulfadiazine, sulfamethizole, sulfamethoxazole) and macrolides (clarithromycin, erythromycin), as well as trimethoprim, were investigated during the anaerobic digestion of pig manure. Batch kinetic tests were conducted both at thermophilic and psychrophilic condition for 40 days. Some of the antibiotics (clarithromycin, sulfadiazine, sulfamethizole) were persistent in all experiments. Thus, no biodegradation was found for sulfadiazine and sulfamethizole in this study. From the studied compounds, only erythromycin was clearly removed and probably degraded during anaerobic digestion with 99% and 20% removal under thermophilic and psychrophilic condition. The removal of erythromycin was fitted to a single first-order kinetic reaction function, giving reaction rate constant of 0.29day and 0.005day, respectively.
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