水平潜流人工湿地对畜禽养殖废水中特征污染物的去除

为了探究水平潜流人工湿地去除畜禽养殖废水污染物的性能,选择养殖废水中常见的特征污染物抗生素——四环素(tetracycline,TC)和重金属Cu2+,构建模拟水平潜流人工湿地,设置空白处理(CK)、进水中外加1 mg·L-1四环素(TC)、进水中外加5 mg·L-1 Cu2+(Cu)、进水中外加1 mg·L-1四环素和5 mg·L-1 Cu2+(TC+Cu)这4组潜流人工湿地,考察人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果.结果表明,CK组湿地对养殖废水中总有机碳(total organic carbon,TOC)、总氮(total nitrogen,TN)、NH:-N和 PO43-P 的去除率分别为(84.3±7.2)％、(78.6±7.0)％、(82.1±4.4)％和(88.0±6.0)％,与 CK 组相比,TC、Cu和TC+Cu组湿地对TN的去除率分别下降了 0.4％～21.7％、2.8％～25.5％和4.3％～27.0％,对NH4+-N的去除率分别下降了 1.6％～15.7％、2.5％～17.8％和8.4％～23.0％,进水中添加TC或Cu2+对湿地TN和NH4+-N的去除有明显抑制作用.TOC、TN、NH4+-N和P043--P等污染物的去除主要发生在湿地前端.TC、Cu和TC+Cu组人工湿地对TC和Cu2+的去除率均分别在99.9％和91.4％以上.4组湿地出水中11种四环素抗性基因(tetracycline resistance genes,TRGs)绝对丰度均显著低于进水(低约2～3个数量级).CK组湿地出水tetA、tetC、tetE、tetO、tetQ、tetT和tetBp基因相对丰度均显著低于进水,这7种TRGs的去除率为43.3％(tetC)～96.3％(tetA).与CK组相比,进水中添加TC或Cu2+使湿地出水中TRGs相对丰度有所升高,TC、Cu和TC+Cu组湿地出水中TRGs相对丰度分别比CK组高12％～52％、6.7％～51％和24％～82％.人工湿地对抗生素、重金属和抗生素抗性基因有好的去除率,是一种适宜净化畜禽养殖废水的深度处理技术.     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.     

辽宁省畜禽养殖业抗生素排放特征及减排路径分析

抗生素作为新兴环境污染物,已成为国内外研究的热点问题.以磺胺类和四环素类抗生素为研究对象,运用物质流分析方法,对辽宁省畜禽养殖业抗生素的排放特征进行系统分析,并通过情景分析法对各减排路径进行了比较分析.结果表明：2017年辽宁省畜禽养殖业两类抗生素的消耗总量为712 t,排放总量为280 t;排泄物中的抗生素有39.34%进入养殖废水,60.66%进入养殖粪便,废水和粪便中抗生素的去除率分别为7.50%和8.15%;从排放去向看,土壤环境抗生素的负荷量明显高于水环境;2000—2014年,辽宁省畜禽养殖业抗生素排放总量呈逐年增加趋势,2015年略有下降,2017年出现明显下降,抗生素排放量主要受养殖数量影响;饲料"禁抗"情景可使抗生素排放量削减18.02%,改善废物资源化利用情景和加强废物末端治理情景抗生素排放量可分别削减13.05%和25.29%,全过程优化情景抗生素排放量可削减46.99%.     

同位素内标-高效液相色谱-串联质谱法测定畜禽粪便中6种雌激素

为了研究畜禽粪便中雌激素的污染特征及其环境影响,建立了一种同时提取、分离和检测畜禽粪便中雌酮(E1)、17α-雌二醇(17α-E2)、17β-雌二醇(17β-E2)、雌三醇(E3)、17α-炔雌醇(17α-EE2)和己烯雌酚(DES)共6种雌激素的高选择性和高灵敏性方法——同位素内标-固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法。对提取剂、淋洗剂、洗脱剂、色谱分离条件和质谱测定条件等进行了优化。最终的优化方法为:粪便样品加入100 ng同位素内标后,先后用乙腈重复超声提取3次(每次10 mL,每次15 min),离心后合并上清液,旋转蒸发近干再复溶于1 mL甲醇,加7 mL纯水稀释并超声混匀后离心,上清液过0.45μm滤膜后用HLB固相萃取柱净化,经10 mL 15%乙腈水溶液淋洗后,用10 mL的甲醇进行洗脱,氮吹浓缩定容至1 mL,过0.22μm滤膜后测定。用2 mM氟化铵-甲醇为流动相,经TAB色谱柱分离后采用电喷雾离子源和选择反应监测负离子扫描模式进行检测,同位素内标定量。在5、50、200、1000 ng·g^?1加标水平下,6种雌激素的平均回收率为90.2%—103.2%,相对标准偏差为0.09%—9.08%,方法检出限(LOD)和方法定量限(LOQ)分别为0.25—0.95 ng·g^?1和1.00—3.82 ng·g^?1。应用此方法检测了6个猪粪、3个牛粪和3个鸡粪样品中6种雌激素的含量,结果为?1(干质量)。该方法灵敏度高,定量准确且定量范围广,适用于畜禽粪便中6种雌激素的定性定量分析。     

不同堆肥材料及引入外源微生物对高温堆肥腐熟度影响的研究

利用畜禽养殖场粪便（ 鸡粪、鸡粪稻壳和猪粪） 和农业废弃物（ 稻壳） 在自动化堆肥装置中进行堆肥试验,探讨不同碳氮比和引入外源微生物后对堆肥腐熟度及养分含量与形态的影响及寻找畜禽粪便快速、高效的高温堆肥方法和条件．结果表明：稻壳是一种硅含量较高难分解的高碳素含量原料,在堆肥前后碳素和 Ｃ／ Ｎ（ ｍ／ｍ） 比变化较小,因而不能以 Ｃ／ Ｎ 比变化来确定堆肥是否腐熟;堆肥水浸提液 Ｗ Ｓ Ｃ／ｏｒｇ － Ｎ（ ｍ／ ｍ） 比和发芽率指数（ Ｉ Ｇ） 指标可以确切反映堆肥的腐熟度．试验比较表明：采用猪粪：稻壳鸡粪：稻壳＝ ６ ：３ ．８（４） ：５ 的质量比,再添加ｗ ＝ ０ ．５ ％ 的快速发酵菌剂,能加速稻壳堆肥腐熟,显著缩短发酵时间,一般堆制１４ ～２１ ｄ 即达到要求     

中国畜产品的虚拟水含量

阐述了畜产品虚拟水含量概念及我国开展畜产品虚拟水贸易研究的意义,归纳了畜产品虚拟水及贸易的计算方法.在此基础上对中国畜产品虚拟水含量分省市进行了分析和研究,计算出中国各省市畜产品虚拟水含量历年的变化情况及各类畜产品现状分布情况,并与各地的水资源总量进行对比分析.结果表明:①近年来,我国畜产品虚拟水含量呈现快速增长趋势,尤以禽蛋和猪肉为甚;②畜产品虚拟水总量分布不均,畜产品虚拟水总量较大的省市分布在山东、河北、河南和东北3省等,而我国的南部、甘肃和宁夏等畜产品虚拟水总量相对较小;③北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、吉林、山东、河南和宁夏等省市和自治区畜牧业的快速发展会给当地日益紧缺的水资源带来更大的压力.     

典型沼肥灌施农田重金属的时间多尺度特征分析

长期对农田进行沼肥灌施对土壤养分及重金属累积、迁移产生何种影响,尚缺乏系统的调查和研究。选取7—10年灌施沼肥的农田为研究对象,分析耕层土壤中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg和As的全量及Cu、Zn各形态含量,并对污染水平及生态风险进行评价和预测。结果表明:持续灌施沼肥改变土壤的EC、pH等理化性质,造成P、K等营养元素和重金属Cu、Zn的显著累积。Cu、Zn平均积累速率分别为5.70~6.15、12.13~18.7 mg/(kg·年)。Cu和Zn含量之间具有显著相关性,表明它们同源。外源输入的稀释作用及形态转化使原土壤Cu、Zn赋存形态发生改变。综合污染指数法研究结果表明,养殖场土壤重金属均处于警戒水平。潜在生态风险指数法研究结果表明,养殖场土壤重金属危害程度整体表现为轻微生态危害。Cu、Zn年积累通量分别为10.26~11.07、21.83~33.66 kg/(hm²·年)。预测土壤中Cu、Zn浓度超出风险筛选值时间分别为10.19~11.01、9.16~14.14年。连续多年灌施沼肥将对土壤生态环境造成潜在风险。