土壤剖面重金属污染对微生物群落结构的影响

为探明重金属污染土壤剖面对微生物群落结构和微生物多样性的影响,该文以重金属污染严重区（焦化园区）作为研究区域,选择了焦化园区上下风向及园区内部共3个土壤剖面,对重金属含量、土壤理化性质以及微生物群落结构进行分析测定。结果表明,研究区域中土壤剖面重金属Cr和Zn污染最严重,Cd和Hg污染最小。由于焦化园区重金属含量明显高于周边区域,证明焦化生产对土壤剖面重金属含量产生较大影响。高通量测序结果表明,土壤剖面微生物群落的优势菌种为酸杆菌门,平均含量为27.20%。多样性指数分析结果表明,焦化园区周边微生物多样性随着土壤深度加深而减少。为探究其影响原因,对重金属浓度及土壤理化性质与微生物多样性相关数据进行相关性分析,分析结果可知,重金属和土壤有机质均与微生物多样性有显著相关性,其中重金属Pb是微生物多样性最重要的影响因素。此外,通过冗余分析发现,微生物中酸杆菌门及放线菌门对重金属污染具有较强耐受力。     

重金属在猪粪堆肥过程中的化学变化

运用DTPA浸提、化学分级提取、透析及G-75凝胶色谱分离等方法研究不同堆肥工艺及不同原料对猪粪混合堆肥重金属化学形态的影响及其机理.结果表明,堆肥后,树叶+翻DTPA-Cu、DTPA-Zn、DTPA-Pb浓度占其金属总浓度比例的减少量分别为3.36%、8.63%和4.68%,木糠+通翻分别为3.35%、7.45%和4.36%,均显著大于木糠+翻;树叶+翻有机态Cu的增加量为4.49%,木糠+通翻残渣态Zn的增加量为8.42%,均显著大于木糠+翻;木糠+翻及树叶+翻两处理<8000Da组分Zn增加,>25000Da组分Zn减少,而木糠+通翻的变化正好相反;Cu更易与大分子腐殖质组分结合,而且结合较紧密;Zn更易与小分子腐殖质组分结合,但结合不紧密.总的来说,加入树叶或采用强制通风结合翻堆的通风方式有助于降低猪粪堆肥的重金属活性.     

抗生素降解菌剂对猪粪堆肥腐熟和细菌群落演替的影响

接种抗生素降解菌可促进畜禽粪便中抗生素去除,但相关污染物降解菌对堆肥进程及土著微生物群落演替的影响研究甚少.分析一种以抗生素降解菌种为核心的复合微生物菌剂在猪粪抗生素去除中的作用,探究接种菌剂对猪粪堆肥理化进程以及细菌群落演替的影响.结果表明,抗生素降解菌剂接种处理猪粪中抗生素去除率达81.95%,与对照相比,其抗生素残留总量下降42.18%.在堆肥条件下,接种抗生素降解菌剂促进了猪粪堆肥升温,加速了堆体水分去除,降低了堆肥中氨气和硫化氢累积排放量,使得堆肥产物中氮磷钾总养分含量和萝卜种子发芽指数分别提高6.80%和68.33%,同时堆肥产物中稳定性有机质含量增加,纤维素和半纤维素等难分解物质含量下降.细菌群落结构分析指出,接种菌剂提高了堆肥中放线菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,其中与堆体升温正相关的嗜热菌丰度显著增加（P<0.01）,而致病细菌相对丰度下降.细菌群落共现网络分析表明,接种菌剂改变堆肥土著细菌群落互作模式,降低了细菌群落网络的复杂度和连通性,优化了有益细菌与其他菌群的生态关系,为建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础,可为抗生素降解菌剂在堆肥中的应用开发提供了科学依据.     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化

抗生素和重金属的广泛使用导致了畜禽粪便中抗生素和重金属的大量残留,堆肥工艺不但可降解残留的抗生素,也能固化重金属.本文以养殖场猪粪为对象,利用中试好氧堆肥反应装置,研究不同金霉素浓度时的猪粪堆肥特性及去除情况[0mg·kg~(-1)(CK)、10 mg·kg~(-1)(T1)和50 mg·kg~(-1)(T2)],同时开展堆肥过程重金属形态变化的研究.结果表明,堆肥结束后,CK组金霉素没有检出,T1和T2组抗生素降解率分别达到96.31%和97.32%,金霉素降解过程符合一级动力学模型.堆肥可以使重金属固化,Cu、Zn元素的生物可利用态(可交换态、可还原态)逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态,Cu、Zn明显钝化.相关性分析表明金霉素的去除与生物可利用态Cu、Zn呈现显著的正相关性.     

微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落结构及功能的影响

相对于人为施用的化肥、农药、抗生素及饲料等会污染养殖环境,导致养殖生态系统失衡,损害水产养殖健康发展,微生物菌肥具有改善养殖环境、提高水产养殖动物产量的作用。然而,微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落结构及功能的影响仍未知。通过测定施加微生物菌肥前后养殖底泥的理化特性、重金属含量、细菌和真菌微生物群落结构及功能等,深刻剖析微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落及功能的影响。结果表明：施加微生物菌肥后养殖底泥中有机质、氨氮、有效磷和总磷等营养化合物含量均有所下降;施加微生物菌肥前养殖底泥中重金属锰、砷、铜、汞和镉的含量均超过中国土壤重金属背景值,施加微生物菌肥后底泥中这五种重金属的含量分别下降了22.81%、11.93%、22.73%、20.84%和18.00%,并能使底泥中锰、铜和镉的含量恢复到正常水平;施加微生物菌肥前后养殖底泥中微生物群落结构及功能具有明显的差异,施加微生物菌肥后底泥中Chloroflexi, Proteobacteria, Firmicutes等能诱发河道水华、黑臭和耐重金属细菌的丰度下降了10.41%～34.01%,Chytridiomycota、...     

铅污染对垃圾堆肥中微生物群落演替规律的影响

以醌指纹法为主要监测手段,结合聚类分析方法,研究了Pb作用下堆肥微生物群落的演替过程.结果表明,Pb对微生物总量和群落多样性均存在抑制,但群落多样性水平在堆肥末期基本恢复.Pb能促进微生物群落均匀性的增长,加速缩小群落中各类微生物之间生物量的差距.醌指纹数据显示,Pb污染垃圾堆肥过程中的优势菌群与未污染参照体系中一致,未出现新的优势菌群.以MK-6和以Q-8为主要醌类的微生物对Pb耐受性较低,而以MK-7(H4)和以Q-7为主要醌类的微生物在Pb的作用下迅速增长,呈现出较强的耐Pb性.聚类分析表明,Pb对微生物群落的影响,在一次发酵初期表现最为明显,但随堆肥过程的推进而呈减缓趋势,这与堆肥过程对重金属毒性存在一定弱化作用有关.     

锌污染对猪粪堆肥过程中氧化还原类酶活性的影响

以猪粪和秸秆为主要试验材料,添加不同浓度重金属Zn,采取发酵罐处理方法,在好氧高温条件下,研究了重金属锌污染对猪粪堆肥过程中多酚氧化酶、脱氢酶活性的影响,以及对堆腐过程堆体温度、堆料pH值、胡敏酸E4/E6值的影响.结果表明:①CK以及低量重金属Zn污染的堆料升温快,高温期持续时间长,达到无害化处理.②Zn含量为600mg·kg-1和900mg·kg-1的堆料E4/E6平均值小,有利于腐殖质的缩合和芳构化.③Zn含量为600mg·kg-1的堆料多酚氧化酶平均活性、脱氢酶平均活性最高,有助于堆料中木质素的降解及其产物的转化、微生物生长繁殖.④Zn含量为300mg·kg-1、600mg·kg-1、900mg·kg-1的堆料对pH有较强的控制能力,其脱氢酶活性均表现出一定的不稳定性,可能是重金属对脱氢酶活性有抑制作用的同时发生"抗性酶活性现象".     

入湖口沉积物重金属对微生物群落的影响

重金属因其可蓄积、有毒性、易积累性等固有性质会对河流沉积物中的微生物群落产生较大影响。为了进一步探索南淝河入湖口重金属对微生物群落结构、多样性和功能的影响,找出诊断入湖口沉积物污染的合适的生物指示物,在南淝河入湖口采集了9个位点沉积物样品。结果表明：通过污染负荷指数评价,研究区域的污染状况处于中度污染水平;相比沉积物理化性质,重金属更能解释微生物群落的变化;重金属显著影响微生物群落的结构,金属Zn和Ni的含量与绿弯菌门及分其类水平下脱卤球菌纲显著性负相关,5种金属元素与厌氧绳菌纲也有一致的负相关;此外,重金属显著地影响微生物群落的功能,包括翻译、复制和修复、折叠、分类和降解、转录及核苷酸代谢功能。基于敏感微生物类群的丰度和预测功能,建立了反映和预测沉积物重金属污染状况的生物指示物：脱卤球菌纲、复制功能和修复与翻译功能。研究结果为重金属胁迫下沉积物的生物修复与环境检测提供了参考。     

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

Nitrogen transformations during pig manure composting

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｉｍａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｏｆａｎｉｍａｌｓｉｎｓｍａｌｌａｒｅａｓ,ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｗａｓｔｅｗｉｔｈｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｎｅａｒｂｙｌａｎｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .ＩｎＨｏｎｇＫｏｎｇ ,ｔｈｅｐｉｇｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｓｅｅｎａｓｔｅａｄｙｇｒｏｗｔｈｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ .Ｉｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｉｎｄｉｓｃｒｉｍｉｎ…     

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.     

低温复合菌剂对牛粪堆肥发酵影响的研究

为了探明低温复合菌剂对牛粪堆肥发酵的影响,开发出适合东北寒区堆肥发酵的微生物菌剂.本研究在0℃以下以牛粪、秸秆为原料,分别设置接种低温复合菌剂堆肥、接种常温菌剂堆肥和自然堆肥3个处理,测定了堆肥过程中温度、p H、C/N、全磷、铵态氮、硝态氮和种子发芽指数的动态变化.试验结果表明,接种低温复合菌剂组第11 d进入高温期(50℃),比接种常温菌剂组提前了14 d,最高温度达62℃,高温期维持了9 d,而自然堆肥组一直未进入高温期.至堆肥结束时,接种低温复合菌剂组和接种常温菌剂组的最终p H分别为7.17、7.24;C/N均降到20以下,分别为16.10、15.67;全磷的变化无明显差异;种子发芽指数分别为92%和85%.添加菌剂组较自然堆肥组铵态氮含量明显降低,硝态氮含量增高.综上所述,接种低温复合菌剂可以在低温下促进堆肥迅速起温,并保证了堆肥的腐熟质量.     

土霉素和磺胺二甲嘧啶对堆肥过程中酶活性及微生物群落功能多样性的影响

为了探讨抗生素对堆肥过程中酶活性及微生物群落功能多样性的影响,将添加土霉素(OTC)和磺胺二甲嘧啶(SM_2)的猪粪与小麦秸秆进行好氧堆肥发酵试验.试验设置3个处理,分别为CK处理(不添加抗生素)、L处理(10 mg·kg~(-1)OTC+1 mg·kg~(-1)SM_2)、H处理(140 mg·kg~(-1)OTC+30 mg·kg~(-1)SM_2).结果表明,各处理堆体温度在55℃及以上持续了4 d,发芽指数大于85%,均达到了腐熟标准;堆肥35 d后,L和H处理中OTC残留率分别为2.8%和4.2%,SM_2均未检出;抗生素降解符合一级动力学方程,半衰期为0.56~1.24 d.H处理对堆肥过程中脱氢酶活性呈先抑制后促进的作用,而对脲酶活性则在堆肥后期表现出显著抑制作用.Biolog数据表明,在堆肥腐熟期H处理AWCD值、Shannon指数和Simpson指数显著大于CK;主成分分析得出,H处理改变了堆肥过程中微生物群落结构,起分异作用的碳源主要为糖类、羧酸类及氨基酸类.综上所述,添加OTC和SM_2对堆肥过程中酶活性和微生物群落功能多样性有显著影响,且经堆肥处理后SM_2被完全降解,而OTC仅有少量残留,说明好氧堆肥是一种快速有效去除抗生素的方法.     

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.     

超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响

以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥（HPC）和常规高温好氧堆肥（CK）过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度（42.58%）比HPC堆体（49.29%）小,但降解速率常数（0.1d^-1）高于HPC（0.07d^-1）,两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH₄⁺-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO₃^--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.     

添加钝化剂对猪粪好氧堆肥过程中理化特性的影响

以猪粪和玉米秸秆粉为堆肥原料,通过添加不同用量的重金属钝化剂(粉煤灰、风化煤或膨润土)进行90d的好氧堆肥,研究钝化剂的种类和添加比例对堆肥理化特性的影响.结果表明:所有处理的堆体温度均能迅速升至近70℃,并维持在55℃以上超过一周;随着堆肥时间的延长,各处理堆体含水量逐渐降低,并在90d后达到30%左右,但添加膨润土能减少一次发酵期水分的损失;添加风化煤会导致堆体pH呈现较强的碱性,而添加膨润土会显著提高堆体EC值;随着堆制时间的延长,堆体Cu、Zn全量逐渐增加,但DTPA提取态Cu、Zn所占的比例则逐渐减小;对照处理和添加风化煤的各处理中,雪里蕻种子的发芽率最终均达到90%以上,GI约1.0左右;而在添加膨润土和粉煤灰的各处理中,到90d堆肥结束,发芽率最高仅达80%,仅有2.5%和5.0%添加比例(质量分数,下同)的处理中GI大于0.5,且GI的增加趋势随着膨润土和粉煤灰的添加比例增加而降低.研究表明,钝化剂的添加比例和种类对猪粪好氧堆肥中堆体温度和含水率变化无显著影响;虽然堆肥过程添加重金属钝化对堆肥重金属Cu、Zn有良好的钝化作用,但对堆体的pH和EC影响较为剧烈,对雪里蕻种子的根系生长也有一定的影响.在堆肥中应合理选择钝化剂的种类和添加比例.