畜禽粪肥还田四环素类抗生素(TCs)在土壤-蔬菜系统的分布特征及风险评估

畜禽粪肥还田引起的土壤抗生素污染对蔬菜安全和土壤生态风险的影响应得到足够的重视.四环素类抗生素(TCs)在畜禽粪肥和蔬菜基地土壤中被普遍检出且含量较高.然而,目前针对土壤TCs污染对蔬菜安全和土壤生态风险的研究主要采用盆栽试验和田间调查的研究方法,较少开展田间试验.结合盆栽试验和田间试验的研究方法,调查畜禽粪肥还田引起的TCs在土壤-蔬菜系统中的分布特征,采用日允许摄入量-危害商值法(ADI-HQ法)和物种敏感性分布-风险商值法(SSD-RQ法)分别对蔬菜可食部分TCs污染的人体健康风险和土壤TCs污染的生态风险进行评估.结果表明,盆栽试验和田间试验菜心地上部和地下部TCs含量均以OTC为主;盆栽试验和田间试验菜心地上部(以干重计)ω(OTC)分别高达29.25μg·kg^-1和45.03μg·kg^-1,地下部含量(以干重计)ω(OTC)分别高达87.32μg·kg^-1和135.44μg·kg^-1;且田间试验菜心地上部和地下部3种TCs含量均显著高于盆栽试验.土壤TCs的残留以OTC为主,盆栽试验和田...     

赤水河流域水体抗生素污染特征及风险评价

为了初步探究贵州赤水河流域地表水的抗生素浓度分布特征及潜在生态风险,利用固相萃取-液相色谱串联质谱法（SPE-LC-MS）对地表水样品中21种抗生素进行检测分析.结果表明,赤水河地表水共检出12种抗生素,总浓度水平为ND～1 166.97 ng·L^-1,氧氟沙星、甲氧苄啶和磺胺嘧啶的检出率均为100%.平均检出浓度最高的3种抗生素分别是氧氟沙星(221.59 ng·L^-1)、四环素(13.18 ng·L^-1)和磺胺嘧啶(4.11 ng·L^-1),抗生素浓度分布呈现:下游(359.41 ng·L^-1)>中游(224.59 ng·L^-1)>上游(179.72 ng·L^-1).生态环境风险评估结果表明,下游点位W21具有最大的风险商值,其中四环素、强力霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、红霉素和林可霉素的风险商值具有中风险水平,氧氟沙星具有高风险水平,这说明赤水河流域水体抗生素可能会造成一定的生态风险.     

乌鲁木齐市郊农田土壤及农作物中多环芳烃的污染特征及风险评价

为了解土壤和农作物中PAHs的赋存情况,探究不同农作物对PAHs的富集能力和农作物不同部位中PAHs的分布特征,以乌鲁木齐周边农田种植的农作物和土壤为例,于2021年7月在乌鲁木齐市郊农田聚集区进行样品采集,共采集农作物样品100份,农作物种类达21种,表层土壤样品45份.结果表明,土壤和农作物中16种PAHs均被检出.农田土壤中ω(总PAHs)范围为19.06～1 870.86μg·kg^-1,平均值为127.40μg·kg^-1,7种致癌性PAHs占16种PAHs的42.85%～79.20%,其中BaP为土壤中主要污染物.经过特征比值法发现,土壤中PAHs的主要来源为生物质、煤等的燃烧.农作物中ω(总PAHs)范围为1.86～974.05μg·kg^-1,平均值为303.30μg·kg^-1.不同作物对PAHs的富集能力不同,在采集到的21种农作物中,南瓜体内的ω(PAHs)累计值最高(431.75μg·kg^-1).叶菜类作物中,叶片部位的PAHs含量高于根部和果实部位;果菜类作物...     

低山丘陵区土壤硒、镉空间分异对土地利用景观特征的响应

为明确低山丘陵区土地利用景观特征和景观格局对土壤硒(Se)、镉(Cd)含量空间分异的影响.以重庆市江津区为研究区,采集和测定了247件表层土壤样品,将研究区划分为3519个1 km×1 km网格单元,再基于30 m土地利用数据测算了每个网格单元土地利用景观特征指数和景观格局指数,并运用冗余分析(RDA)和双变量空间自相关(Moran’s I),定量探讨了景观格局对表土Se、Cd含量分异的影响.结果表明：(1)江津区表土Se(0.36 mg·kg^-1,算术均值,下同)、Cd(0.27 mg·kg^-1)含量高于渝西地区土壤背景值,但表土Cd含量略低于全国农用地风险筛选值.(2)林地表土Se含量(0.43 mg·kg^-1)显著高于耕地(0.34 mg·kg^-1),而水田(0.29 mg·kg^-1)、旱地(0.27 mg·kg^-1)土壤Cd含量高于林地(0.25 mg·kg^-1).(3)受成土母质影响,空间上林地景观聚集度与土壤Se含量呈负相...     

广西会仙岩溶湿地典型抗生素污染特征及生态风险评估

为确定会仙岩溶湿地不同介质中抗生素的污染特征及来源,利用液相色谱串联质谱联用仪分析了磺胺类(SAs)、氟喹诺酮类(FQs)和四环素类(TCs)三大类20种抗生素的含量.结果表明,研究区内水土介质监测的抗生素中共检出12种,检出浓度范围为n.d～106 ng·L~(-1),其中,甲氧苄氨嘧啶(TMP)的浓度最高.各环境介质中,以养殖用水和地表河水中检出的抗生素种类相对较多,分别为10种和8种,溶潭水和土壤中则检出的抗生素种类较少.因子分析结果显示,会仙湿地水体中的典型抗生素来源可归为两类,一类以受外源污染为主,从而导致地表河水中磺胺氯达嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)、氧氟沙星(OFL)检出浓度较高,一类受湿地内养殖污染,从而造成水土介质中磺胺二甲基嘧啶(SMD)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)和金霉素(CTC)检出.水体中检出的抗生素主要受溶解氧(DO)影响,此外,甲氧苄氨嘧啶(TMP)、恩诺沙星(ENR)和强力霉素(DOX)与NH~+_4存在一定的协同污染关系.风险评估结果表明,恩诺沙星(ENR)处于高风险的范围内,磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL)处于中等风险,中等风险的抗生素主要集中在地表河水中,高风险抗生素则在养殖用水中.整体来看,研究区水体中抗生素存在一定的风险.因此,针对这一现象应减少存在生态风险抗生素的使用,并对有潜在风险的抗生素加以防范.     

环境中典型抗生素生态安全阈值

随着人们生活水平的提高,抗生素的使用量日趋增加,对生态环境造成潜在风险.以12种典型抗生素(克拉霉素、金霉素、青霉素、头孢噻肟、头孢唑啉、硫酸链霉素、新霉素、磺胺甲恶唑、林可霉素、氯霉素、诺氟沙星、恩诺沙星)为研究对象,根据欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中抗生素的预测无效应浓度(PNEC).结果表明,12种典型抗生素PNECwater值大小依次为：磺胺甲恶唑(0.0075μg·L^-1)<青霉素(0.10μg·L^-1)<诺氟沙星(0.1128μg·L^-1)<克拉霉素(0.20μg·L^-1)<金霉素(0.24μg·L^-1)<新霉素(0.60μg·L^-1)<硫酸链霉素(1.00μg·L^-1)<林可霉素(2.00μg·L^-1)<氯霉素(12.5μg·L^-1)=恩诺沙星(12.5μg·L^-1)<头...     

碳纳米管高效活化高铁酸盐降解水中磺胺二甲基嘧啶的机理研究

过往的研究表明,引入均相/非均相还原剂或额外能量来诱导Fe(Ⅵ)形成铁活性中间体(Fe(Ⅳ和Fe(Ⅴ))对水中污染物进行处理会导致Fe(Ⅵ)的利用率低,需要创新的活化策略.基于此,本文采用碳纳米管(CNT)/Fe(Ⅵ)体系对水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)进行降解,并研究体系的作用机理和SMT的降解机制.研究发现,CNT可以介导从SMT到Fe(Ⅵ)的直接电子转移,CNT在体系中起电子介体而不是电子供体的作用.在50 mg·L^-1 CNT和100.0μmol·L^-1 Fe(Ⅵ)的作用下,5.0μmol·L^-1 SMT能够在10 min内实现完全降解,它在该体系中的转化途径主要包括苯胺部分的氧化、磺酰胺键的断裂和Smiles型重排.另外,CNT/Fe(Ⅵ)体系在不同天然水体中都有较好的SMT去除率.本研究相关结果为活化Fe(Ⅵ)氧化污染物过程中的电子转移机制提供了新的解释.     

甲氧苄胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的吸附

以OECD Guideline 106为基础,开展吸附动力学和批平衡实验,研究了磺胺甲恶唑(SMZ)和甲氧苄胺嘧啶(TMP)在土壤中的吸附过程。结果表明,相较于单室一级动力学模型,双室一级动力学模型更能准确的描述SMZ、TMP在土壤中的动态吸附过程。在3种表征吸附的模型中,Freundlich模型和DA模型较好的拟合了SMZ和TMP的吸附等温线,但Freundlich模型拟合效果更佳。对于同一种抗生素,在2种土壤中的吸附容量存在较为显著的差异性,在底泥中的吸附容量要高于包气带。     

小流域土壤磷的积累特征及其环境效应——以黄土高原沟壑区王东沟小流域为例

了解土壤磷素积累特征对调控磷肥使用、降低农田磷素的环境风险和保障生态环境安全具有重要意义。以黄土高原沟壑区的典型小流域为对象,分析了18年来（1986~2004）综合治理条件下流域土壤全磷、有效磷（Olsen-P）含量的时空变化特征及其对土壤水溶性磷含量变化的影响。结果表明,截至到2004年,流域磷素积累由塬面逐步向塬坡和沟道扩展。2004年,农田土壤全磷（752 mg·kg^-1）和Olsen-P（20.2 mg·kg^-1）较1986年分别提高了45%和3.5倍,相当于每年全磷提高13 mg P·kg^-1,Oslen-P每年提高1.0 mg·kg^-1,流域50%的农田土壤Olsen-P含量超过15 mg kg^-1。与1993年大规模建立果园时相比,果园土壤全磷每年提高20～30 mg P·kg^-1,Olsen-P每年提高3～4 mg·kg^-1,2004年已有70%的果园土壤Olsen-P含量超过15 mg kg^-1。20～60cm土层的果园全磷和有效磷含量也逐渐提高。但林草地的全磷没有显著变化,Olsen-P依然低于5.0 mg kg^-1。1986年以来,无机磷肥的持续投入是流域土壤磷素积累的主导因素。流域土壤Olsen-P与全磷存在显著地（p<0.001）线性相关关系;水溶性磷与Olsen-P含量呈显著地（p<0.001）指数函数关系。土壤磷素大量积累已成为黄土高原的水土流失区当前十分迫切的农田环境问题。     

中国北方典型设施菜地土壤稀土元素分布特征及环境意义

以我国北方地区天津武清、山西晋中、辽宁沈阳和内蒙古乌兰察布等地的典型设施菜地土壤为研究对象,分析设施蔬菜种植过程中土壤稀土元素的变化特征,尝试利用稀土元素特征值示踪、表征人类活动对土壤生态环境干扰的可行性.结果发现,辽宁沈阳设施菜地表层土壤中稀土元素总量（REE）范围为146.52～158.76mg·kg^-1,均值为152.34 mg·kg^-1;天津武清区设施菜地表层土壤中稀土元素总量范围为92.16～137.69 mg·kg^-1,均值为115.03mg·kg^-1;内蒙古乌兰察布表层土壤的总量范围为91.38～118.84 mg·kg^-1,均值为108.03mg·kg^-1;山西晋中榆次表层土壤的总量范围为97.62～111.27 mg·kg^-1,均值为102.43mg·kg^-1.以球粒陨石为参照对设施菜地土壤进行标准化所获得的4个地区土壤中稀土元素的配分模式基本一致,均表现为向右倾斜特征.土壤中轻稀土与重稀土含量...     

施用不同来源粪肥对土壤中抗生素淋溶的影响

含有抗生素的粪肥进入农田土壤中对土壤生态系统和水体环境产生危害,同时也会造成抗生素耐药性的传播,对环境安全和人体健康存在威胁.本研究采用土柱淋溶法,以添加四环素类抗生素（四环素、土霉素和金霉素）的猪粪（PM-T）、牛粪（CM-T）、鸡粪（CHM-T）及空白处理（CK-T）为实验组,未添加抗生素的处理为对照组,研究了模拟淋溶条件下施用不同来源粪肥对土壤理化指标和细菌丰度的影响,阐述不同处理四环素类抗生素的迁移规律.结果表明,相比于CHM-T和CM-T处理组,四环素类抗生素更容易在PM-T处理中累积,残留量为0.90~6.91 mg·kg^-1,明显高于其他处理（0.33~4.42 mg·kg^-1）;相比于表层土壤（0~4 cm）,四环素类抗生素在下层土壤（16~24 cm）的浓度更高.PM-T处理土壤中TN和NH₄⁺-N含量分别增加44 mg·kg^-1和14.11 mg·kg^-1,明显高于其他处理.在抗生素的抑制作用下土壤中细菌丰度减少,PM-T处理土壤中的细菌丰度降低39.66%,高于其他添加抗生素处理组（12.38%~35.26%）.CHM-T处理中抗生素更容易从土壤中淋出,淋出总量为9.91 mg,明显高于其他粪肥处理组（P<0.05）.TN、NH₄⁺-N、四环素、土霉素和金霉素等指标为第一主成分因子,解释量为54.55%,其土壤中的含量与土层深度正相关.总结得出,以猪粪为原料的粪肥处理中四环素类抗生素更容易累积在土壤中,特别是土壤下层,同时更容易造成土壤中微生物环境的改变;而以鸡粪为原料的粪肥施用后抗生素更容易淋出土壤,增加水体污染的风险.     

3种典型多孔高温改性固废材料对磺胺二甲嘧啶的吸附特性

以畜禽粪便、农作物秸秆和采煤废弃物这3种典型多孔固体废料为原料,用低氧控温炭化法制成牛粪炭和秸秆炭以及用煅烧后的煤矸石炭对磺胺二甲嘧啶(SMZ)进行批处理吸附实验.通过吸附动力学和等温吸附平衡研究牛粪炭、秸秆炭和煤矸石炭对SMZ的吸附特性,并结合FE-SEM、 FT-IR、 Boehm滴定、 BET及Zeta电位滴定分析表征手段探讨了其吸附机制.结果表明, 3种炭材料对SMZ的吸附在24 h时基本达到平衡. 3种炭材料对SMZ的吸附动力学均符合准二级动力学方程,R~2在0.996 8～0.999 9之间,吸附速率随着炭材料表面有效吸附位点的减少而减小.吸附过程主要由膜扩散、颗粒内扩散和平衡阶段这3个步骤组成,颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率.等温吸附数据更符合Freundlich模型,R~2在0.987 4～0.999 7之间,主要为物理吸附,是自发的放热反应. 3种炭材料的最大吸附量依次为牛粪炭(19.64 mg·g~(-1))煤矸石炭(12.06 mg·g~(-1))秸秆炭(9.16 mg·g~(-1)).SMZ在3种炭材料上的吸附机制主要有:分子间的氢键作用、多分子层的表面静电吸附作用和孔隙填充等.其中,静电吸附为主要吸附机制.牛粪炭吸附性能最佳可能是由于其具有较为丰富的含氧官能团、较多的负电荷和较大的比表面积和孔容.     

兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对稻田N2O排放的影响及其微生物机制

为研究磺胺类兽用抗生素对稻田N_2O排放的影响及其微生物机制,采用田间原位观测试验,对比分析不同浓度磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)对稻田N_2O排放及硝化反硝化过程底物和相关功能基因丰度的影响.本试验共设5个处理,分别为:无肥料无抗生素(CK);猪粪为基肥,尿素为追肥,分别添加0、5、15和30 mg·kg~(-1)的SMZ处理(SMZ0、SMZ5、SMZ15和SMZ30),在整个水稻生长季定期采集和分析土壤和气体样品.结果表明,不同浓度SMZ均未改变稻田N_2O排放的季节性规律,整个观测期N_2O排放通量,与SMZ0处理相比,SMZ15有显著差异(P 0. 05),SMZ30和SMZ5无显著差异(P 0. 05).中、高浓度处理SMZ15和SMZ30在均值水平上增加了N_2O累积排放量,分别是SMZ0处理的3. 47和4. 67倍,且增加了土壤NO_3~--N含量.与SMZ0处理相比,中、高浓度处理对土壤总细菌16S rRNA基因丰度、硝化过程中氨氧化古菌AOA amoA和氨氧化细菌AOB amoA基因丰度以及反硝化过程中的nirK、nirS和nosZ基因丰度均有明显的激活作用(P 0. 05),低浓度处理SMZ5对各基因丰度则有轻微抑制作用.具体表现为SMZ30、SMZ15与SMZ0处理的16S rRNA、AOA amoA、AOB amoA以及nirK、nirS、nosZ基因丰度比值的平均值分别为:1. 58、1. 77、2. 15、1. 38、1. 33、1. 42和1. 24、1. 37、1. 08、1. 65、1. 11、1. 64,而SMZ5与SMZ0处理的6个上述基因丰度比值均小于1,仅分别为0. 80、0. 99、0. 92、0. 76、0. 76和0. 77. N_2O排放通量与nir K基因丰度呈极显著正相关(P 0. 01),表明SMZ通过影响反硝化菌活性进而对N_2O排放产生作用.因此,兽用抗生素对农田的污染不可忽视,应从源头上合理控制使用,以减少其环境生态风险.     

畜禽粪便有机肥中重金属在土壤剖面中积累迁移特征及生物有效性差异

通过田间小区试验,定量化研究连续4 a施用不同量猪粪、鸡粪有机肥后不同重金属在土壤剖面中迁移积累特征及生物有效性差异,为科学确定农田土壤重金属的环境容量提供依据.结果表明,连续4 a施用猪粪显著增加了耕层土壤中Cu、Cd的含量,与对照比增幅分别是43.8%~118.6%和28.2%~44.9%.施用鸡粪显著增加耕层土壤Cu、Zn、Cd、Cr、As、Pb含量,增幅分别为29.7%~48.5%,239%~456%,19.9%~80.8%,40.4%~163%,11.8%~22.0%和80.3%~95.0%.猪粪带入的Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为76.4%~119%和14.2%~20.4%,鸡粪带入Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为72.1%~88.7%和63.9%~78.9%.施用高量的猪粪、鸡粪Cu、Zn存在明显向土壤深层迁移现象,连续4 a施用60 t·hm^-2的猪粪,Cu迁移到了15~30 cm土层.连续4 a施用60 t·hm^-2鸡粪,Zn迁移到了30~60 cm土层.但连续4 a施用不同量猪粪和鸡粪,土壤剖面中耕层以下土层中Cd、Cr、As、Pb含量均没有显著增加.连续4 a施用鸡粪显著降低小麦籽粒中Cu、Cd含量,显著增加了小麦籽粒中Zn、Cr含量和小麦秸秆中Zn含量,连续4 a施用猪粪显著降低了小麦籽粒中Zn含量,60 t·hm^-2猪粪显著增加了小麦子粒中As含量,猪粪处理还显著增加了秸秆中Cu、As含量.4 a小麦收获累计对有机肥带入重金属的携出率小于6%.小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量高于秸秆,对Cd、Cr、As、Pb携出量低于秸秆,有机肥用量越高,小麦收获对有机肥带入重金属的携出率越低.确定农田土壤重金属环境容量时应考虑不同有机肥中重金属在土壤剖面中积累特征和向下迁移量.     

黄淮海地区鸡粪有机肥重金属含量特征及环境风险

本文调查黄淮海地区5省2市120种商品鸡粪有机肥样品,分析测定有机肥中Cu、Cd、Pb、Zn和As含量、形态分布以及浸提毒性.结果表明,有机肥中重金属含量差异较大,表现为ZnCuPbAsCd,与有机肥行业标准相比,Cd、As、Pb存在超标现象,分别为6.7%、47.05%和14.28%,不同省市间重金属含量差异明显.有机肥中Cd、Zn主要以铁锰结合态存在,分别占37.3%和43.79%(质量分数),而残渣态Pb、有机结合态Cu,交换态As比例较高.有机肥中TCLP-Zn、-Cu、-Cd、-Pb和-As含量分别为41.11、3.33、0.07、1.25和0.21 mg·kg~(-1),有机肥中Zn和Pb含量超标数为6和5个,分布在河北省和江苏省.有机肥中Zn、Cu、Cd和As总量与TCLP提取态含量存在显著相关性(P0.05).按鸡粪有机肥年施肥量15t·hm-2推算鸡粪有机肥安全使用年限:河南天津安徽=山东=江苏河北北京.     

粪肥和有机肥施用对稻田土壤微生物群落多样性影响

为探究典型粪肥施用对稻田土壤微生物的影响,开展崇明岛稻田粪肥施用现场实验.采用高通量测序技术分析对照组(CK)和鸡粪(CM)、猪粪(PM)和有机肥(OF)施用稻田土壤微生物群落组成及多样性.结果表明,与CK相比,施用有机肥可提高土壤有机质(SOM),施用鸡粪可显著提高土壤氨氮(NH~+_4-N)和总氮(TN)含量(P0.05).PM组土壤微生物多样性显著高于CK组(P0.05),OF组土壤微生物群落丰富度显著高于CM组(P0.05).pH值、总磷(TP)、总氮和Pb是影响稻田土壤微生物群落组成的重要因素,CM组微生物群落结构与其他3组差异较大.与CK相比,OF组增加了硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,CM组显著降低了反硝化细菌Ignavibacteriae的相对丰度(P0.01),达40.56%,但显著增加了硝化细菌陶厄氏菌属(Thauera)的相对丰度(P0.05),达203.00%; PM组显著增加了氨化细菌Armatimonadetes的相对丰度(P0.05),达57.51%,还增加了厌氧绳菌属(Anaerolinea)的相对丰度,达102.00%.施用鸡粪和猪粪分别显著增加致病菌假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavisolibacter)的相对丰度(P0.05),而有机肥施用则降低了黄杆菌属的相对丰度.粪肥的施用增加了参与稻田土壤氮循环过程细菌的丰度,对调节稻田土壤氮平衡起着正向作用,然而鸡粪和猪粪的直接施用会导致病原菌增多,对稻田土壤健康有一定的胁迫.     

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.     

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.     

耐镉细菌联合电动技术修复镉污染土壤的研究

为提高传统电动技术对重金属污染土壤的修复效果以及经济效益,本研究采用耐镉细菌联合电动修复技术修复镉污染土壤.通过在含镉土壤中接种3种耐镉细菌Escherichia coli strain、Bacillus sp.和Bacillus cereus strain,以电压梯度1 V·cm^-1通电10 d,比较不同耐镉细菌对土壤Cd去除和形态转化,以及电能消耗的影响.结果表明,接种Escherichia coli strain、Bacillus sp.、Bacillus cereus strain的试验组比传统电动修复的Cd去除率分别提高7.63%、17.21%、19.53%;单位修复能耗分别降低64.78、109.52、116.54 kW·min·mg^-1.由于Bacillus cereus strain对Cd²⁺的吸附量高于Escherichia coli strain和Bacillus sp.,且能有效降低土壤中Cd的生物毒性,因此采用Bacillus cereus strain联合电动技术修复镉污染土壤时效果最佳,Cd去除率达到30.77%,单位修复耗能为48.94 kW·min·mg^-1.     

我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)～147、ND～1 919、0. 003～2 278、ND～978、ND～103、ND～1 747、ND～11 547和1. 22～1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1～13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0～3. 0、1. 8～6. 8、1. 1～15. 8、4. 9～17. 5、2. 7～12. 0和1. 7～2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).