猪粪溶解性有机物对紫色土中抗生素迁移的影响

以川中丘陵区广泛分布的石灰性紫色土（坡耕地与果园土）为研究对象,通过批量平衡与填装土柱实验研究了猪粪溶解性有机物（DOM）对氟苯尼考（FFC）与诺氟沙星（NOR）在土壤中吸附-解吸和淋溶特性的影响.结果表明：FFC在紫色土中吸附较弱（K_f =0.34L/kg（坡耕地）和0.85L/kg（果园土））且存在解吸负迟滞现象.当它随猪粪DOM（50~200mg C/L）同时进入土壤时,FFC在两种土壤中的吸附都显著增加（P<0.05）,而猪粪DOM（200mg C/L）预先与土壤发生作用的情况对FFC的吸附促进作用则明显减弱,表明两者对土壤吸附点位存在竞争的同时,猪粪DOM主要以共吸附机制促进FFC在土壤中的吸附;NOR吸附性很强（K_f =405.4L/kg（坡耕地）和516.7L/kg（果园土））,猪粪DOM也能促进NOR在坡耕地土壤中的吸附,而对果园土壤的影响不显著.在20mm/h模拟降雨强度下获得的土柱淋溶穿透曲线表明,FFC极易迁移,在坡耕地土柱中与水流示踪剂Br^-几乎同时穿透,其淋溶总量比果园高11.03%~23.39%;NOR未发生穿透,且96.2%~98.6%残留集中分布在0~3cm表层土壤中.与批量平衡实验结果一致,猪粪DOM使FFC穿透时间延迟0.07~0.13孔隙体积,土柱中残留量增加15.21%~25.96%,而对NOR的淋溶没有影响.FTIR与三维荧光光谱分析表明,猪粪DOM主要由酪氨酸和色氨酸组成,在水相中易与FFC形成复合物.综上,对于弱疏水型抗生素,粪源DOM可通过共吸附机制增加抗生素在土壤中的持留,从而减少其淋溶迁移,而对于强吸附性疏水型抗生素则影响不显著.     

环丙沙星胁迫猪粪生物转化中抗性基因微生物响应分析

抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）是一种新兴污染物,持续累积会引发环境健康风险,也可通过水平转移诱导耐药细菌产生,从而危害人类健康与国家生物安全.当前关于ARGs的研究多集中于水、土壤、大气等环境介质,固体废弃物领域ARGs研究尚局限于其丰度变化与影响因素方面,对抗生素-ARGs剂量-效应关系、导致ARGs丰度变化的微生物响应机制仍有待深入研究.基于此,开展了不同浓度水平环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）胁迫下猪粪堆肥试验,环丙沙星添加量分别为25 mg/kg（A25）、50 mg/kg（A50）、100 mg/kg（A100）,同时设置空白对照0 mg/kg（CK）.采用分子生物学手段、网络分析、统计学分析等方法,解析了不同浓度环丙沙星胁迫猪粪好氧堆肥过程中喹诺酮类ARGs丰度变化的微生物响应关系,并重点探讨了潜在宿主菌中致病菌的分布及其与ARGs的相关性.结果表明:①经堆肥处理,CK、A25和A100堆体中喹诺酮类ARGs总丰度均受到不同程度削减,A50堆体中ARGs总丰度未被削减（升高2.73倍）.而高温期除CK外,3个处理组中ARGs丰度均显著降低（P < 0.05）,表明堆肥高温期或是削减ARGs的关键阶段.②狭义梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1）、水微菌属（Aquamicrobium）、乳杆菌属（Lactobacillus）及交替赤杆菌属（Altererythrobacter）既是堆肥环境中优势菌属,也是喹诺酮类ARGs潜在宿主微生物,主要分布在厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）.③丰度较高的致病菌Clostridium_sensu_stricto_1和链球菌（Streptococcus）是喹诺酮类ARGs的潜在宿主菌,且至堆肥腐熟期,仍有部分致病菌均未被完全去除,可见猪粪堆肥过程中存在ARGs向致病菌转移的环境健康风险.研究显示,加强高温期干预调控,是有效阻控ARGs环境污染行为的关键节点,研究可为固废资源化过程中ARGs环境健康风险防控提供参考.      

中国农田畜禽粪尿氮负荷量及其还田潜力

为准确掌握中国各省区畜禽粪尿及氮负荷量,以及还田利用潜力,本研究基于统计数据和已有资料,利用猪粪当量(N)估算了1978年以来中国畜禽粪尿量的变化规律,以及各类畜禽粪尿的构成比例,分析和评价了2016各省份畜禽粪尿、纯氮负荷量的空间分布和污染风险,并估算了各省份畜禽粪尿的还田潜力.结果表明,中国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量总体上呈"快速增加(1978~2005年)-保持稳定(2006~2016年)"的变化态势,到2016年,分别达到366 822.01×10~4t和2 024.10×10~4t,均增长了105.78%,94.03%~98.34%的粪尿量来源于家禽、羊、猪和牛.畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量最大的区域是华北地区,其中河南省为最,分别占全国的22.25%和8.81%.其次是四川,占8.14%.按耕地、作物播种面积和农用地面积分别计算单位面积上的畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量,并进行r值分级和环境风险评价.如果承载场所为耕地,负荷量较大的是西南和东南地区,污染风险较严重的是华北地区,为Ⅳ级;若按农作物种植面积,西北和西南地区负荷量较大,西北和华北地区为Ⅲ级有污染风险;若按农用地计算,华北和东南地区负荷量较大,华北地区Ⅲ级有污染风险,湖南负荷量最大,北京、山东和河南为Ⅳ级较严重污染风险.全国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分还田量分别为113 480.75×10~4t和626.15×10~4t,按单位农用地面积分别相当于3.07 t·hm~(-2)和16.92 kg·hm~(-2),华北地区最大,为8.27t·hm~(-2)和45.62 kg·hm~(-2).若按50%的粪尿N养分环境容量(85 kg·hm~(-2))计算,全国可增加粪尿N养分还田量为2 520.21×10~4t,粮食主产区黑龙江还田潜力最大,其次是四川.     

丛枝菌根真菌及猪炭对多氯联苯污染土壤的联合修复作用

选用玉米(Zea mays L.)为供试植物,采用盆栽试验研究了接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌(Funneliformis mosseae)和添加不同粒径猪炭对多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)污染土壤的联合修复效应及其对土壤微生物的影响.结果表明,接种AM真菌(10%接种量)及添加2.5%猪炭对土壤有效磷含量提高具有显著的协同效应,猪炭还显著提高了土壤有机碳、速效钾含量和pH值(p0.05);猪炭显著促进了菌根真菌侵染率,但对玉米根系生物量具有抑制作用.接种AM真菌的同时添加猪炭提高了细菌16S rDNA丰度,且接种AM真菌同时添加粒径0.25 mm猪炭显著促进了土壤PCBs降解率.AM真菌与猪炭改变了土壤微生物种群的相对丰度,其中,Planctomycetes与土壤三氯联苯降解显著相关(r=0.049,p0.05),而Acidobacteria与五氯联苯降解显著相关(r=0.008,p0.01).AM真菌及猪炭提高了土壤有效养分含量,促进了植物生物量和土壤PCBs降解,对PCBs污染土壤具有较好的修复潜力.     

鸡粪中高温厌氧甲烷发酵产气潜能与动力学特性

采用富含氮素的鸡粪为原料,包括原料鸡粪、鸡粪固相部分和鸡粪液相部分,选取以鸡粪为原料连续稳定运行超过90d的中高温厌氧反应器新鲜出料为接种污泥,在中温（35℃）和高温（55℃）条件下开展动力学和产甲烷潜能试验.采用Gompertz模型、一级动力学模型和两阶段模型对鸡粪中高温累积产甲烷量进行拟合.结果表明,鸡粪中高温甲烷发酵均呈现明显的快速产气期和慢速产气期两阶段特征,快速产气期的动力学常数K₁分别为0.4174和0.2104d^-1,快速产气分别在4.5和6.5d结束,快速产气量占到总产气量的69%和58%.原料鸡粪和液相部分的中温发酵动力学常数（K₁）分别为0.4177和0.2330d^-1,均高于高温的0.1721,0.2214d^-1,发酵产气速率较快.鸡粪固相部分中温发酵的动力学常数为0.1960d^-1,低于液相中温发酵的0.2330d^-1和固相高温的0.2310d^-1,中温条件下,水解过程是限制鸡粪甲烷发酵速率的主要因素之一.鸡粪固体和鸡粪液体高温发酵的动力学常数K分别为0.2310,0.22214d^-1,鸡粪固体发酵产甲烷的速率快于液相部分,水解过程不是限制鸡粪高温发酵产甲烷速率的最主要因素.产甲烷潜能试验表明鸡粪在中温和高温下产甲烷潜能分别为212,177mL/gTS.因此,仅从发酵效率的角度考虑,鸡粪中温发酵比高温发酵的产甲烷潜能更高,产甲烷速率更快.     

Renewable energy from gasification of manure: an innovative technology in search of fertile policy

After describing an innovative technology, the close-coupled gasification and cyclonic combustor, this article explores the policy issues that inhibit a superior sustainable solution fromflourishing. Discussion of technology includes defining biomass,explaining what biomass to energy means, what the advantages of biomass to energy are, and why gasification is a superior biomassto energy technology. Specifically the environmental benefits ofalternatives to landspreading of traditional manure management arediscussed, as well as the advantages of gasification versus traditional combustion techniques for high nitrogen fuels. The policy environment is explored, particularly regarding sustainability, manure management, and renewable energy. Artificial, non-sustainable barriers to renewable energy, and the impact of wide jurisdictional variability are discussed. North Carolina is identified as a unique jurisdiction to monitor because of its high volume of livestock manure, and laggard position in renewable energy advocacy. The authors contend that these two positions are unsustainable, and that pressures can beexpected to force the state to modify its renewable energy policies or risk losing market share in livestock production tomore pro-sustainable policy oriented states.     

畜禽粪便冻融作用后磷形态分布及其释放特征

畜禽粪便中磷(P)释放特性与其赋存的形态密切相关,冻融循环可通过改变畜禽粪便的理化性质而影响粪便中P形态的分布,进而影响其后续的释放过程.本研究通过一系列室内模拟实验,探究了冻融循环对不同含水率猪粪中P形态分布的影响,以及冻融循环后粪便中P释放特征及其影响因素.结果表明,与未经冻融猪粪相比,冻融后低含水率粪便中Ca-P、Oc-P和Res-P含量分别下降了47.38%、29.76%和55.19%,NH_4Cl-P和Al-P分别增加了36.82%和23.13%;高含水率猪粪中Ca-P、Oc-P和Res-P含量分别减少了49.59%、41.59%和76.96%,NH_4Cl-P、Al-P和Fe-P含量分别增加了37.34%、32.84%和8.96%.经冻融处理的粪便P的释放速率和累积释放量明显大于未冻融处理的粪便.伪一级动力学方程、Elovich方程、权函数方程均能较好的拟合粪便P释放动力学过程,其中Elovich方程的拟合效果最佳,表明粪便中P释放动力学过程是以扩散为主的反应过程.雨水pH值和共存阴离子会影响粪便P的释放,溶液pH越低或NO~-_3/SO■比值越小,越有利用于粪便P的释放.依据统计数据估算,我国冻融区域内畜禽粪便因冻融导致的P最大释放增量总和约为3.20万t·a~(-1),为降低其面源污染风险需要更好的粪便储存处理措施.     

微生物制剂EM控制鸡粪堆制过程恶臭的研究

以上海阿妮优美容保健品有限公司提供的微生物制剂──环境有用微生物群（简称ＥＭ）作为添加剂进行鸡粪堆肥腐熟对比试验，结果差异明显。ＥＭ处理的堆肥中ＮＨ－Ｎ含量比对照下降４１．８６％（１０ｄ）～５６．７１％（２０ｄ），ＮＨ－Ｎ散发量明显减少，且在后期有较强酿酒芳香味逸出，除臭效果显著。ＥＭ处理能加速堆肥腐熟，减少氮的气态损失，并可将无害化处理时间缩短到２０ｄ。这些作用是由ＥＭ引入的外源微生物所引起的。     

中国猪的优良种性及其对世界养猪业的贡献

中国养猪业有着悠久的历史，早在距今约９０００－６０００年前，中国先民们即已驯养了当地的野猪，中国古代人民十分重视猪种的选育工作，因而中国猪种的优良种性，早在汉代就驰名海内外了。汉代华南小耳猪被大泰国（罗马帝国）所引入，遂育成了古代罗马猪（又名拿波利坦猪）。迨至１７、１８世纪，中国猪（广东猪种）复被英、美等国所引入，对当时各该国猪种的改良，又起了很大的作用。近年以来，一些畜牧业发达的国家，在世界猪种资源日感贪乏的今天，特别重视引进繁殖力高的中国猪以改进西方国家猪种中母猪的生产力，并由此获得了令人瞩目的改良效果。因此，法、英、日、荷等国纷纷进行试验研究，希望能对世界猪种的改良，再度做出重要的贡献。中国猪的优良种性及其相适应的选种、饲养、管理技术，已为各国所瞩目，并且成为世界各国珍视的财富。我们能拥有如此丰富的宝贵遗产，应引以自豪。     

绿肥牧草对矸石山生态环境的改善

煤矸石风化物上复垦试验结果表明：种植绿肥牧草，有助于提高煤矸石中氮、磷、钾等养分含量，降低表层含盐量，增加微生物类群数量，改善矸石山的水、气、热状况，加速煤矸石的风化，从而促使矸石山生态环境得到进一步改善，并获得较高的生物产量。