长期施用猪粪水稻土抗生素抗性基因污染研究

为了全面研究猪粪有机肥对水稻土抗生素抗性及分布格局的影响,选择295对抗生素抗性基因引物,采用高通量荧光定量PCR对水稻土中的抗生素抗性基因污染情况进行了研究.结果表明,未施用猪粪水稻土检测出66种抗性基因,而施用猪粪水稻土则检测出107种抗生素抗性基因,施用猪粪后水稻土中抗生素抗性基因种类显著增加(P<0.05).相对于未施用猪粪水稻土,施用猪粪水稻土有49种抗生素抗性基因丰度显著增加(P<0.05),其中施用猪粪水稻土中喹诺酮类/氯霉素类抗性基因的mexF的丰度相对于未施用猪粪水稻土增加1791倍.高通量定量结果表明,施用猪粪的水稻土抗生素抗性基因分布格局发生显著变化,高通量定量技术是研究环境抗生素抗性基因的一个非常实用的工具.     

多种废弃物混合厌氧发酵产气及对重金属的影响

为综合利用多种废弃物混合发酵产沼气及解决沼渣中重金属污染问题,选用猪粪为主料,麦秸、蓝藻、磷矿粉作为辅料,厌氧污泥为微生物接种源,将多种废弃物组合发酵.通过分析不同原料组合的产气效果及对沼渣重金属的钝化效果来探究最佳产气和钝化重金属的原料组合.结果表明:各配比试验中"猪粪+污泥+麦秸"组合(ZJ)产气效果最佳,总产气量是"猪粪+污泥+蓝藻"组合(ZL)的4.8倍,日产气量较ZL组提前3 d达到极值;磷矿粉对各组沼渣中的重金属均有钝化作用,"猪粪+污泥+麦秸+磷矿粉"(ZJ1)组合对沼渣中重金属Cu、Zn钝化效果最优,残渣态分配率分别升高了 5.25个百分点和6.77个百分点;ZJ1沼渣重金属生物有效性下降率最高,Cu、Zn生物有效性分别下降了50.39％和59.25％.蓝藻对发酵沼渣中Cu、Zn则具有活化作用,其Cu、Zn生物有效性分别增加了 28.04％和20.69％.因此,猪粪、污泥、秸秆、磷矿粉通过合适配比进行厌氧发酵,既能绿色产能使多种污染物资源化,又能降低沼渣中重金属污染,为多种污染物协同厌氧发酵产沼气提供理论依据和参考.     

外加纤维素酶和α-淀粉酶对猪粪厌氧发酵的促进机制

为有效缩短有机物厌氧发酵限制阶段的反应时间,提高发酵底物的生物产甲烷效率,以猪粪为发酵底物,添加外源纤维素酶和α-淀粉酶,应用一级动力学模型和Gompertz模型拟合厌氧发酵过程.结果表明:适量添加纤维素酶和α-淀粉酶对厌氧发酵系统的水解反应具有积极的促进作用,当两种酶的总添加量为40 mg/g、纤维素酶和α-淀粉酶配比为1:3时促进作用最为显著,其多糖浓度、TVFAs（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的统称）浓度峰值、累积沼气产气量、甲烷产率（基于猪粪中挥发性固体含量计算）分别为4 494 mg/L、8 666 mg/L、187 688 mL、392.1 mL/g,与CK（对照）组比分别提高了171.0%、23.3%、23.5%、24.3%.相关性分析表明,外源酶的添加对厌氧发酵系统中微生物可利用的C/N具有显著影响,可有效促进TVFAs转化产甲烷,当纤维素酶和α-淀粉酶配比为1:3时,厌氧发酵过程具有最大反应速率〔32.95 mL/（g·d）〕,与CK组相比水力停留时间（HRT）缩短了2.5 d,生物产甲烷效率提高了24.3%,厌氧发酵过程符合Gompertz模型（R2=0.999 2）.研究显示,纤维素酶和α-淀粉酶对促进猪粪厌氧发酵有协同作用,当α-淀粉酶添加量不超过30 mg/g时,α-淀粉酶添加量与甲烷产率呈正相关;当纤维素酶添加量超过10 mg/g时,纤维系酶添加量与甲烷产率呈负相关.      

钙镁磷肥与有机物料配施对作物镉铅吸收的控制效果

通过田间定位试验,采用钙镁磷肥(G)、泥碳(P)、猪粪(M)、钙镁磷肥+泥碳(GP)、钙镁磷肥+猪粪(GM)等处理对福建省龙岩市新罗区特钢厂附近的污染田进行改良。试验表明,大部分处理能提高土壤的pH值;处理钙镁磷肥、钙镁磷肥+泥碳和钙镁磷肥+猪粪对提高作物产量均有显著效果;大部分处理能抑制水稻、花生对镉铅的吸收;说明通过调节土壤pH值,改变土壤重金属活性是有机-中性化改良技术的主要机理。     

猪粪中21种常见抗生素的同步提取检测方法研究及应用

为实现猪粪中抗生素的有效削减及控制,迫切需要开发快速、同步兽用抗生素的检测分析方法,明确猪粪中多种类抗生素赋存特征.本研究建立并优化了猪粪中21种常见抗生素的同步分析方法.该方法采用甲醇和Na2EDTA-McIlvaine缓冲溶液（1∶1,V/V）提取,提取液经固相萃取净化后高效液相色谱串联质谱检测.猪粪样品中5种四环素类、2种β-内酰胺类、6种大环内酯类、4种磺胺类和4种喹诺酮类抗生素的内标定量回收率29.53%—116.36%,检出限0.90—26μg·kg^-1 DS,定量限2.91—85.20μg·kg^-1DS,相关系数R2均大于0.997.采用该方法对单个猪场不同畜舍样品加标回收率的单因素方差分析发现,除了四环素-D6（TC-D6）有显著性影响之外,其它内标回收率在不同样品中无显著性影响.分别采集不同地区2个猪场的猪粪样品进行验证分析,发现猪粪样品中单个抗生素含量范围在ND—99.37 mg·kg^-1DS.结果表明,该方法可用于猪粪中多种类抗生素的同步检测.     

提高猪粪和城市垃圾堆肥质量的菌种选择

室内发酵菌剂筛选试验的结果表明：细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)、彩色云芝(Palystictus versicolor )和假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)3种菌剂对促进猪粪、城市垃圾腐熟最有利。在有机肥发酵过程中，除臭作用员明显的分别是绿色木霉(Trichoderma viride)、青雷属真菌(Penicillium sp.-1)和细黄链霉菌(Streptomyces mi-croflavus)菌剂。     

城市污泥-猪粪混合堆肥过程中湿度的层次效应及其动态变化

由城市污泥、猪粪混合堆肥试验表明:升温期堆体各剖面的湿度在50.82%～60.87%之间,高温期在38.7%～52.17%之间;升温期和高温期堆体中湿度的层次效应不明显,堆肥仓门、仓内壁以及堆体深度对湿度层次效应的影响较小;降温期堆体各剖面的湿度在24.54%～49.39%之间,湿度层次效应非常明显,仓门、仓内壁和堆体深度对湿度层次效应产生明显影响;后熟期堆体各剖面的湿度在19.18%～49.34%之间,湿度层次效应相对减弱,仓门和仓内壁是导致湿度层次效应减弱的重要原因.不同堆肥期堆体剖面的湿度差异由大到小为:后熟期>降温期>高温期＝升温期,堆体的湿度由大到小为:下部>中部>上部.堆肥过程中湿度随时间的变化满足二级动力学方程.     

施用硫酸亚铁和腐熟猪粪改良铬污染土壤研究

通过室内模拟培养试验,研究不同投加比例的硫酸亚铁和腐熟猪粪对铬污染土壤的改良效果研究。结果表明,浸出毒性Cr(Ⅵ)约27.0～30.5 mg/L的铬污染土壤,添加4%的FeSO_4·7H_2O修复后,浸出毒性降至约0.04 mg/L,土壤肥力情况恶化,土壤较贫瘠;修复后土壤添加1.4%的腐熟猪粪培肥,土壤有机质含量较空白对照组提高了71.99%,碱解氮、有效磷与速效钾含量分别是对照的1.33、2.72和16.23倍,土壤综合肥力较肥沃,利于后期农业生产。结果表明,施用硫酸亚铁和腐熟猪粪不仅能有效降低铬污染土壤毒性浸出浓度,达到较好的土壤修复效果,而且显著提高土壤肥力,实现土壤生态改良。     

兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对麦田NH3挥发的影响

为了研究磺胺类兽药抗生素对麦田NH₃挥发的影响,采用了田间原位观测试验,对比分析了不同浓度磺胺二甲嘧啶（SMZ）在不同氮肥类型条件下对麦田NH₃挥发的影响.试验共设9个处理,分别为：无氮肥无抗生素（CK）;复合肥为基肥,分别加施0,5,15,30mg/kg土的磺胺二甲嘧啶处理（CF、CF+SMZ5、CF+SMZ15、CF+SMZ30）;猪粪为基肥,分别加施0,5,15,30mg/kg土的磺胺二甲嘧啶处理（CM、CM+SMZ5、CM+SMZ15、CM+SMZ30）.所有施肥处理追肥均为尿素.结果表明：基肥阶段各处理之间的NH₃挥发速率无显著差异（P > 0.05）,追肥阶段各处理之间有极显著差异（P<0.01）,中高浓度SMZ表现为明显的促进作用（P<0.05）.整个观测期,CF、CF+SMZ5、CF+SMZ15、CF+SMZ30和CM、CM+SMZ5、CM+SMZ15、CM+SMZ30处理的NH₃-N损失百分比分别为5.5%、6.6%、13.9%、10.7%、11.0%、12.4%、11.9%、16.9%,其中CF+SMZ15、CF+SMZ30和CM+SMZ30处理显著增加了NH₃-N挥发累积量（P<0.05）,其导致的NH₃-N损失比分别是同种基肥零抗生素添加的2.5、2.0和1.5倍,表明磺胺二甲嘧啶与复合肥的混施对土壤NH₃挥发的促进效应要高于与猪粪的同步混施.兽药抗生素对土壤NH₃挥发的影响不容忽视.因此,需大力加强对兽药抗生素的管控,并进一步探明不同兽药抗生素对土壤NH₃挥发的影响机制,为减缓兽用抗生素的环境污染生态效应作支撑.