磺胺甲噁唑对堆肥过程中酶活性及微生物群落功能多样性的影响

为了探讨磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMZ)对猪粪堆肥过程的影响,以猪粪、小麦秸秆为试验材料,研究了SMZ对好氧高温堆肥过程中温度、脱氢酶活性及微生物群落功能多样性的影响.结果表明,在整个堆腐过程中,SMZ含量为50 mg·kg-1的处理中脱氢酶活性受到不同程度的抑制作用;SMZ含量为95 mg·kg-1时对脱氢酶活性有激活作用.SMZ含量为95 mg·kg-1的处理中AWCD值与未添加SMZ的处理差异不显著,Simpson指数显著高于其他处理,有利于提高微生物的优势度,Shannon多样性指数显著高于未添加SMZ的处理,提高了微生物群落的丰富度和均匀度.SMZ含量为50 mg·kg-1的处理中AWCD值显著低于其他处理,对微生物活性具有一定的抑制作用.SMZ含量为50 mg·kg-1的堆料中微生物对多酚化合物类和多胺类等物质利用率显著低于其他处理,SMZ含量为95 mg·kg-1的堆料中微生物对糖类、多聚物类及多胺类等物质利用率较低.主成分分析表明,堆料中微生物中起分异作用的碳源主要为糖类、羧酸类及AA酸类.     

重金属Zn对猪粪堆肥过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究.结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量分别为0mg.kg-1,300mg.kg-1,600mg.kg-1,900mg.kg-1）的堆料升温快,在高温期持续时间长,并达到无害化处理,堆料微生物中起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类.重金属...     

滏阳河表层沉积物重金属污染现状分析及风险评价

针对海河流域重金属污染严重问题,选择海河南系滏阳河作为研究对象,研究表层沉积物中6种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量空间分布特征,采用富集系数(EF)和相关性探讨其来源,并利用地积累指数和潜在生态危害指数评价重金属生态风险.结果表明,滏阳河表层沉积物存在重金属污染问题,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别高达142 mg·kg-1、38.2 mg·kg-1、96.2 mg·kg-1、573 mg·kg-1、0.730mg·kg-1和89.2 mg·kg-1,各元素分别超标河北省环境背景值的1.1倍、0.2倍、3.4倍、6.3倍、7.1倍和3.1倍;沉积物中Ni无重金属富集,其它元素在整个河段上存在不同程度的富集,且Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素受人为排放源影响较大.沉积物中重金属污染处于强风险等级,Cd污染达到重风险等级,其它元素处于低风险等级.滏阳河表层沉积物重金属污染主要存在于城市近郊河段以及受污染支流汇入河段.     

重金属Zn和Cd对翅碱蓬生长及抗氧化酶系统的影响

通过测定翅碱蓬生长和生理指标,研究了不同含量Zn和Cd对翅碱蓬的发芽率、苗高、苗重、体内超氧阴离子自由基(O-2)、过氧化氢(H2O2)的产生及对抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD)活性的影响,以探讨盐生植物翅碱蓬对重金属胁迫的反应.结果表明,两种重金属均不同程度地加快了超氧阴离子自由基的产生速率;翅碱蓬对Zn胁迫的耐受阈值为100 mg·kg-1,Zn含量低于100 mg·kg-1时,发芽率和苗高、苗重保持良好;含量高于100 mg·kg-1实验组,翅碱蓬生长及体内酶活性机制受到不同程度抑制,SOD 、POD反应迅速,CAT相对缓慢.翅碱蓬对Cd污染抵御能力差,含量高于0.4 mg·kg-l即可造成严重伤害,阻碍翅碱蓬生长,降低抗氧化酶活性.Zn和Cd共同作用(200 mg·kg-1 +0.2 mg·kg-1)时,表现为协同作用,发芽率仅为对照组的50.5％、苗重仅为49.2％,实验50 d后,SOD、CAT均失活,影响极显著.     

外源Cu、Zn对猪粪与玉米秸秆混合物料产甲烷特性影响机理分析

为了探讨重金属Cu、Zn对有机废弃物产甲烷的影响机制,研究了在55℃条件下添加外源Cu、Zn对猪粪和玉米秸秆质量比为2∶1混合物料厌氧发酵过程产甲烷特性的影响.结果表明:当厌氧发酵液的NH_4~+-N含量低于706.7 mg·L-1时对厌氧发酵未产生明显的抑制作用.厌氧发酵液中的VFA下降幅度与累积甲烷产生量呈正相关.随着混合物料中Cu、Zn浓度的增加,累积产甲烷量总体上均呈现降低趋势(除Zn100处理外),当Cu413.7 mg·kg-1或Zn500.6 mg·kg-1时,对厌氧发酵的影响不明显,当Cu513.7 mg·kg-1、Zn600.6 mg·kg-1时,对厌氧发酵产生显著的抑制作用,且Cu对厌氧发酵的抑制作用强于Zn.不同浓度Cu、Zn与发酵料液中纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性均呈显著负相关(p≤0.05),Cu处理发酵料液中纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性与累积产甲烷量均呈显著正相关(p≤0.05);Zn处理的纤维素酶活性和蔗糖酶活性与其呈显著正相关(p≤0.05),但脲酶活性与其相关性不显著.表明Cu、Zn可能通过影响酶活性而对厌氧发酵过程和累积甲烷产生量产生影响.     

天津农田重金属污染特征分析及降雨沥浸影响

降雨过程对农田土壤重金属的淋洗效应是影响重金属在土壤中迁移与转化的重要过程.本文不仅考察了天津市污灌区农田表层土壤中7种重金属的含量水平和空间分布特征,还结合之前发表的地表径流中重金属含量数据,探讨了自然界降雨对土壤重金属的淋洗作用.多元分析结果表明,农田土壤中各种金属含量差异较大.其中Zn含量最高[(106.61±56.24)mg·kg-1],Cd含量最低[(0.31±0.31)mg·kg-1],但Cd含量4倍于当地土壤背景值(0.090 mg·kg-1).7种土壤重金属综合污染指数排序为CdCuNiZnAs≈CrPb.土壤Cd、Cu、Ni和Zn分别属于中度污染、轻度污染和警戒水平,而As、Cr和Pb均属于安全等级.多元分析结果还表明,研究区内土壤Cd主要来源于人为活动,包括工业及机动车排放、污水灌溉等,Zn、Cu、Cr、Ni和Pb受人为源和自然源的综合影响,而As则主要为自然源.降雨过程对土壤中7种重金属的浸出情况排序为CdAsCu≈PbNiCr≈Zn.综上,天津市土壤Cd污染较为突出,需要进行重点监测及专项治理.     

施用鸡粪和猪粪对2种土壤As、Cu和Zn有效性的影响

在水稻土和赤红壤中分别以质量分数2%和4%施人含As、Cu和Zn的鸡粪和猪粪,以不施肥为对照(CK)进行通菜盆栽试验,研究施入鸡、猪粪对土壤As、Cu和Zn有效性的影响.结果表明,施用鸡、猪粪几乎均比CK显著提高通菜地上部生物量,而且水稻土中生物量显著高于赤红壤.施用粪肥显著提高通菜As含量和As吸收量,呈高量处理>低量处理、猪粪>鸡粪处理且在水稻土>赤红壤的规律.除水稻土中Cu含量外,施用粪肥也显著提高通菜Cu、Zn含量及吸收量.通菜收获后,所有处理土壤总A6含量比试验前稍微降低、有效As含量及有效As占总As质量分数则大幅下降,但几乎所有粪肥处理土壤Cu和Zn的总含量、有效含量及有效质量分数均提高.与CK相比,粪肥处理土壤总As、有效As分别提高0.3～3.0 mg·kg-1和0.01～0.034 mg·kg-1,有效As质量分数增加0.033～0.178个百分点;总Cu、有效Cu提高3.1～30.4 mg·kg-1和5.2～19.4 mg·kg-1,有效Cu质量分数增加1.2～34.1个百分点;土壤总Zn、有效Zn提高-10.6～79.6 mg·kg-1和4.0～65.9 mg·kg-1,有效Zn质量分数增加1.0～64.2个百分点.如以土壤重金属有效含量增量及有效质量分数提高来评价其有效性变化,则粪肥提高土壤As、Cu和Zn有效性的作用为高量处理>低量处理且在赤红壤中作用大于水稻土.     

辽河水系表层沉积物中重金属分布及污染特征研究

采用原子吸收分光光度法和原子荧光光谱法测定了辽河水系表层沉积物中7种重金属(Ni、Cu、Cr、Pb、Cd、As、Hg)的含量,用地累计指数法对污染程度进行了评价,并通过主成分分析法确定了重金属污染来源.结果显示,辽河水系表层沉积物各重金属含量明显高于1998年的辽河调查结果,与中国其它水系相比,重金属含量处于中等水平,大辽河各重金属含量和污染程度高于辽河.7种重金属平均含量为:Ni 26.5 mg·kg-1,Cu 37.9 mg·kg-1,Cr 90.3 mg·kg-1,Pb 32.9 mg·kg-1,Cd 0.49mg·kg-1,As 12.3 mg·kg-1,Hg 0.14 mg·kg-1.根据各重金属地累计指数,辽河水系未受Ni和As的污染,受Cu、Cr、Pb轻度污染,受Cd和Hg中度污染,各重金属污染程度排序为:Cd>Hg>Cu>Cr>Pb>As>Ni.通过主成分分析进一步对重金属污染来源的确定,发现前2个主成分的贞献率分别为58.74%和17.18%.污染来源主要有3类,即工业和生活污水、有机物降解、大气沉降和地球化学成分变化.     

江湖关系变化对鄱阳湖沉积物重金属分布及生态风险影响

选取不同水情下鄱阳湖表层沉积物,研究江湖关系变化对其重金属Cu、Pb、Zn、Cr和Cd的分布及生态风险影响,结果表明:①鄱阳湖沉积物受不同程度重金属污染,入湖河流颗粒物输入是鄱阳湖沉积物重金属的主要来源,其中Cu和Pb是主要污染因子.各重金属污染程度排列次序为:Cu>Pb>Zn>Cr>Cd,丰水期沉积物各重金属含量的变化范围为Cu 13.1~108.1 mg·kg-1、Pb 37~119.1 mg·kg-1、Zn 29.9~129.9 mg·kg-1、Cr 13.3~98.6 mg·kg-1和Cd 0.19~2.77 mg·kg-1;枯水期为Cu 3.05~69.7 mg·kg-1、Pb 27.5~105 mg·kg-1、Zn 18.8~95.4 mg·kg-1、Cr 7.34~70 mg·kg-1与Cd 0.033~0.406mg·kg-1;高值区域集中在"五河"尾闾水域和鄱阳湖入长江的湖口水域.②丰水期鄱阳湖沉积物重金属高风险区主要集中在五河尾闾区;枯水期,沉积物重金属高风险区面积扩大,不仅局限于五河尾闾区,且向北部进一步扩散,湖口区域的风险较大,但全湖生态风险总体上丰水期大于枯水期.③随着鄱阳湖与长江江湖关系进一步发生变化,丰水期水位抬高且维系时间缩短、枯水期提前、湖泊由"湖相"至"河相"的转变进程加快、河流特性增强,将导致全湖沉积物重金属生态风险相应降低,但高风险区域的范围进一步向北扩大.     

长江口及其邻近海域沉积物重金属分布特征和环境质量评价

利用等离子质谱仪(ICP-MS)测定了长江口及其邻近海域表层沉积物细颗粒组分(<63ìm)的重金属,平均含量为As10.47 mg·kg-1、Cd 0.19 mg·kg-1、Cu 37.68 mg·kg-1、Pb 36.86 mg·kg-1、Cr 97.80 mg·kg-1、Zn 98.65 mg·kg-1.空间分布上,As、Cd和Cu含量随着离岸距离的增大有递减的趋势,Pb、Cr和zn含量变化不显著,调查海区南部海域的晕金属含量普遍比北部海域高.单因子污染评价显示.调查海域底质局部已经受到了As、Cu、Ph、Cr和Zn的中度污染,而Cd的影响较轻微.依据沉积物质量基准(SQGs)对本区沉积物环境质量评价表明,大部分站位As、Cu和Cr 3种重金属的含量位于效应浓度低值(ERL)和效应浓度中值(ERM)之间,只是偶尔产生不利的生物效应;Cd、Pb、Zn 3种重金属的含量都低于ERL或大部分站位低于ERL,几乎不会产生不利的生物效应.对底质综合环境质量进行的因子分析和系统聚类分析结果显示,长江口外和杭州湾外近海海域的综合底质环境较差,应引起重视.     

添加低比例石灰调质的脱水污泥堆肥试验研究

添加石灰可以快速实现污泥干化,抑制污泥恶臭产生、钝化重金属及杀灭病原微生物,但大量石灰(>5%)的加入不但会增加成本,而且会明显提高产物pH值,极大限制了其后续利用,因此,开展了采用添加低比例(￡5%)石灰调质进行污泥堆肥的研究.试验采用罗迪格(Leodige)高效混合设备制备石灰质量分数分别为1%、5%和5%+熟料的混合污泥作为堆肥原料,与未添加石灰的污泥进行对比堆肥.采用氧温控制系统在线监测氧气和温度,实时反馈并控制系统通风.结果表明:堆肥15d后,添加石灰的3组堆肥pH值分别从9.06、12.17、12.34下降至弱碱性水平(<8.3),挥发分从57.35%、45.97%、44.59%下降至44.20%、39.28%、38.42%;4组堆肥减量比均达到50%以上,除2#减量速率明显较慢外,其他3组堆肥减量速率无显著差异;重金属浸出试验检测发现,重金属浸出浓度受pH值的影响较大,添加5%石灰的堆体,Cu、Ni、Zn的浸出液浓度最低.工程应用中,建议采用添加质量分数5%的石灰与一定的熟料返混,从而提高堆肥效率及产品品质.     

碳源对工业污染场地土壤中HCHs和DDTs降解的促进作用

我国对有机氯农药的大量需求使得在农药生产、加工和分装等过程中造成了许多城镇中存在有机氯农药污染场地,限制了土地的后续开发利用.本研究选取3种类型的碳源组成有机修复剂A、B、C,添加到受有机氯工业污染场地土壤中进行微生物降解试验,并对比了3种修复剂的效果.试验过程中,反应体系水分含量为50％,添加零价金属调节氧化还原电位,采用好氧/厌氧交替循环方式进行生物降解.实验结果表明:3种修复剂对HCHs和DDTs的降解都有显著促进作用.与DDTs相比,HCHs较易降解.90 d内,添加修复剂(A、B、C)的处理中∑HCH的浓度分别从73.37~85.71 mg·kg^-1降解到了15.88~38.21 mg·kg^-1.与未添加修复剂的对照相比较,∑HCH的降解率提高了19%~52%,90 d内,ΣHCH的降解率最高可达81%.添加修复剂(A、B、C)的处理中ΣDDT的浓度分别从91.68~119.79 mg·kg^-1降解到了45.1~60.7 mg·kg^-1,相对未添加修复剂的对照试验,∑DDT的降解率提高了39%~45%,30 d内∑DDT的降解率最高可达到51%,但30 d后降解效率无明显增加.就不同类型碳源的促进作用来看,C/N最高,而含水率最低的修复剂B的效果最好,而C/N比最低而含水率最高的修复剂A效果最差.     

三峡库区蓄水运用期表层沉积物重金属污染及其潜在生态风险评价

为全面了解蓄水运用期三峡库区表层沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,在三峡库区干流及支流共采集了24个沉积物样品,测定了Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的含量,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中的重金属污染进行了评价.结果表明,三峡库区重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的平均含量分别为:76.03、59.40、137.63、0.75、46.81、86.31、18.07和0.109 mg.kg-1,均高于长江沉积物背景值.地积累指数法评价结果显示:重金属元素污染程度顺序为:Cd>Pb>Cu>As>Zn>Ni>Hg>Cr.潜在生态风险指数法评价结果表明,各重金属污染对三峡库区构成的潜在生态危害由强至弱依次为:Cd>Hg>Cu>As>Pb>Cr>Zn,其中Cd的贡献因子最大.总体上讲,三峡库区蓄水运用期处于轻微生态危害等级,并未受到明显的重金属污染.     

生物炭添加对猪粪堆肥过程碳素转化与损失的影响

堆肥是最合适的处理农业废弃物的技术之一,但在堆肥过程中,碳素的损失及温室气体的大量排放引起越来越多的关注.因此,如何减少堆肥过程中碳素损失成为堆肥面临的重要问题.本研究以猪粪等为原料,利用强制通风反应箱研究了生物炭添加对堆肥过程中碳素转化及碳素损失的影响.结果表明,在堆肥过程中总有机碳呈下降趋势,添加生物炭处理的总有机碳含量提高了6.69%~20.60%;可溶性有机碳的变化规律与总有机碳相似.腐殖质碳含量呈先下降后上升的变化趋势,添加生物炭处理的腐殖质碳含量下降了0.39%~14.97%;腐殖化系数(胡敏酸/富里酸)与生物炭添加量成正比,说明生物炭添加有利于堆肥的腐熟.至堆肥结束,堆料干物质失重率为23.51%~30.91%,碳素损失率为20.71%~28.85%,添加3%生物炭的处理干物质失重率与碳损失率均最高,添加9%生物炭处理均最低.     

调理剂在鸡粪锯末堆肥中的保氮效果

在自动高温堆肥装置中,进行了4种调理剂对鸡粪锯末高温堆肥中的保氮效果实验,分析了堆肥化不同时期各处理中的堆温、pH值、水溶性氨氮、水溶性有机氮、全氮和有机碳的变化.结果表明,几种调理剂的加人对高温堆肥的堆温、pH值、水溶性氨氮、水溶性有机氮、TN和OC指标都有影响.都可降低堆肥过程氮素的损失;对OC的分解都有一定的促进作用.特别是同时添加草炭和过磷酸钙使堆肥高温期延长了5d,使堆制初期和高温期的pH值分别降低了0.89pH单位和0.44pH单位,使OC的降解率增加了60.7%,且使堆制过程中氮素的损失率下降了65.1%,有明显的保氮效果;而单加草炭或过磷酸钙效果次之;加沸石效果不明显.     

磺胺甲噁唑对猪粪堆肥过程中堆料性质与酶活性的影响

以猪粪、小麦秸秆为材料,研究了磺胺甲噁唑（SMZ）对高温堆肥过程中理化性质（温度、pH值、E₄/E₆）和酶活性（纤维素酶、磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶）的影响.结果表明：SMZ对堆肥理化性质的影响与其浓度有关.高浓度（95 mg·kg^-1）SMZ会对微生物活性产生显著抑制作用,表现出堆肥温度难以达到无害化标准,堆料pH值较低（<9.0）.但高浓度（95 mg·kg^-1）SMZ能激活多酚氧化酶活性,且水提浸液E₄/E₆值较低.在堆肥过程中,SMZ对纤维素酶和脲酶活性呈现出“抑制-激活-抑制”的作用,50 mg·kg^-1的SMZ对纤维素酶产生不同程度的激活作用.相比之下,脲酶活性对SMZ的敏感性比纤维素酶更敏感,5 mg·kg^-1的SMZ即能显著抑制脲酶活性,中浓度（50 mg·kg^-1）的SMZ对碱性磷酸酶活性产生了显著的抑制作用.综上,SMZ通过影响酶活性而影响堆肥过程的物质转化.此外,SMZ浓度越大,种子发芽指数越低.当SMZ≥50 mg·kg^-1时,堆肥难以腐熟而对植物毒性较大.     

鸟粪石结晶反应在猪粪和玉米秸秆堆肥中的应用

控制堆肥化过程中的氨气排放是减少堆肥氮素损失的关键,应用鸟粪石结晶原理,以氢氧化镁［Mg(OH)₂］和磷酸（H₃PO₄）作为固定剂,按照摩尔比为1∶1,摩尔数为初始氮的15.4%添加到猪粪和玉米秸秆的堆肥物料中,通过26 d的密闭式底部强制通风静态堆肥.结果发现,添加固定剂的堆肥处理B中铵态氮含量显著提高,堆肥结束时,NH⁺₄-N含量为10.7　g·kg^-1,是未添加固定剂的处理A的3倍,全氮含量为36.9　g·kg^-1,比处理A提高10 g·kg^-1.同时,固定剂的添加促进了有机质的分解,堆肥结束时处理B的有机碳降解率比处理A高 2%,发芽率指数表明,处理B的腐熟度（96%）高于处理A（82%）.扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)及X射线能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)分析证实了堆肥产品中有MgNH₄PO₄·6H₂O的存在.说明通过添加Mg(OH)₂和H₃PO₄,可以改变堆肥的理化性质,促进堆肥的降解和腐熟,并通过鸟粪石结晶反应将堆肥中的铵态氮固定下来,有效提高了堆肥的营养价值.     

四环素对人粪便好氧堆肥过程及微生物群落演替的影响

以人粪便和锯末为实验材料,研究了四环素(TC)对好氧堆肥过程中理化性质、酶活性以及微生物群落演替的影响.实验共设4个处理:CK(不添加TC)、TC100(100 mg·kg~(-1)TC)、TC250(250 mg·kg~(-1)TC)和TC500(500 mg·kg~(-1)TC).采用高通量16S rRNA基因测序技术对堆肥中微生物群落结构进行分析.结果表明,TC对堆肥理化性质的影响与其浓度有关,堆肥中TC浓度的增加显著抑制了堆肥温度的升高,增加了水溶性碳(WSC)的残留,降低了种子发芽率(GI)并抑制了脱氢酶活性(DHA).堆肥温度、WSC、GI和DHA等堆肥参数都可以用来表征堆肥的腐熟度,以上结果表明堆肥中TC浓度高达500 mg·kg~(-1)时,TC阻碍了人粪便好氧堆肥过程并影响堆肥产物的腐熟.而且,TC浓度的增加显著改变了堆肥中的微生物群落演替,降低了微生物的多样性和丰度.TC对堆肥过程和堆肥产物腐熟的主要不利影响是对微生物群落结构的干扰和对生物活性的抑制.     

PCR-DGGE技术分析倒置A~2/O工艺处理染织废水中的微生物区系

基于16S rDNA的PCR-DGGE(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术研究了倒置A2/O(anoxic-anaerobic-aerobic)工艺处理染织废水过程中的微生物群落结构.从兼氧、厌氧和好氧区共取6个不同处理阶段的样品,测量了不同处理阶段样品的COD、pH、NH4+-N、H2S、总磷(TP)、污泥含量(TS)、色度及其脱除率,并分析了这些指标的变化规律.结果显示,COD在处理后期降到了145mg·L-1,NH4+-N的脱除率可达到85%,硫化氢的去除率达到了90%以上,磷的脱除率可达80%以上,TS处于逐渐升高的趋势,色度的脱除率达到65%.DGGE图谱显示,好氧处理阶段的微生物多样性明显比兼氧处理和厌氧处理的阶段的要丰富.