畜禽粪肥中抗生素残留对土壤微生物及抗性基因的影响分析研究进展

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜在风险。最后展望了未来应深入了解土壤微生物和ARGs之间的作用机理,从而为管控抗生素的负面环境影响提供科技支撑。

基于高通量监测数据的PMF源解析数据输入量研究

为探究数据输入量的变化对源解析结果的影响,以上海某工业区的大气重金属高通量监测数据为例,按不同数据量将监测数据分别输入至正定矩阵因子分解(Positive Matrix Factorization, PMF)模型中,通过考察模型中Q理论值(Qtheo)与Q计算值(Qtrue)的接近程度、源分类以及源贡献与研究区污染源分布特点的吻合情况,分析数据输入量对源解析结果的影响。结果显示:该区域大气重金属污染受工业生产主导(64.44%),其次是扬尘(19.60%)和交通运输(15.96%)。通过对数据量的考察,发现输入量为60~120时能够得出研究区域的污染源数量与贡献率,但考虑到测试成本、获取数据的时间,认为输入量为60~80时,也能得出合理的源解析结果。短期高通量的分钟级数据集,有益于PMF模型输出高精密度、高时效性的源解析结果,是解决应急污染监控的最佳手段。

尾菜发酵液对生菜生长的影响机理

目的将尾菜发酵制成液体肥料及土壤调理剂,解决大量设施尾菜处理难题,促进废弃物合理利用。方法将番茄藤蔓打碎后添加酶、红糖,经厌氧发酵制成发酵液,测定主要成分;以乳酸,硫酸铵、磷酸二氢钾和硫酸钾代替发酵液中有机酸和养分,进行生菜盆栽试验。结果施用发酵液、乳酸与肥料均会使土壤速效养分含量上升,与对照组相比,100%发酵液能使土壤中速效磷增加29.8%,67%发酵液处理使速效钾提高20.9%;发酵液的施用不仅提高了生菜产量,而且改善了生菜品质,施用后使生菜叶片中可溶性糖含量增加,并降低了叶片中的硝酸盐含量。结论尾菜发酵液对生菜生长的效果以乳酸对土壤速效磷、速效钾养分的活化作用为主,从而提高土壤养分含量并增加作物产量,同时发酵液能够改善生菜农艺性状。

金纳米颗粒修饰分子印迹电化学传感器快速检测蔬菜中吡虫啉含量

目的将分子印迹技术、电化学技术和纳米颗粒修饰技术相结合,开发蔬菜中吡虫啉的快速检测技术。方法采用金纳米颗粒修饰玻碳电极提高其电子转移速率,通过分子印迹技术在电极表面聚合膜材料制备电化学传感器,利用循环伏安法和差分脉冲法表征传感器性能,基于传感器对目标农药分子的特异性吸附建立农药快速检测方法。结果以吡虫啉为模板分子,邻苯二胺为功能单体,基于金纳米颗粒修饰的玻碳电极构建了一种吡虫啉分子印迹电化学传感器,该传感器可实现对吡虫啉的特异性识别检测,在1.0×10^(–11)~1.0×10^(–4)mol/L浓度范围内,吡虫啉线性关系良好,相关系数为0.9951,检出限为3.3×10^(–12)mol/L,小白菜样品加标回收率为91.86%~102.25%,相对标准偏差为1.98%~3.19%。结论本研究制备的传感器具有优良的选择性、重复性和稳定性,适用于蔬菜中吡虫啉的快速检测,为当前农残速测产品的开发提供了参考。

多次低剂量应用草酸促进芹菜减磷生产

针对蔬菜作物生长期一次性低剂量应用草酸土壤磷素活化作用时效短和一次性高剂量应用草酸风险较大的缺点,选用多次低剂量灌溉应用草酸的方法,以期持续、安全地活化设施菜地土壤盈余磷素,推动设施蔬菜减磷生产。选用速效磷含量分别为88.6和46.1mg·kg^(−1)的两个设施菜地土壤(分别简称土壤A和土壤B)开展室内浅层土壤(深度为1 cm)培养试验、无植物和种植芹菜的盆栽土壤(深度17 cm)温室试验,探究多次低剂量应用草酸活化土壤磷素及促进芹菜生产效果。土壤培养试验揭示多次低剂量灌溉应用草酸(每次草酸应用0.36 g·kg^(−1),共5次,每次间隔10 d)均可以持续、平稳地提高土壤A和土壤B的水溶性无机磷(DIP)的含量。无植物的盆栽土壤试验则显示在土壤A中多次低剂量灌溉应用草酸的土壤磷素活化作用集中在0~10 cm土层,特别是0~5 cm土层。盆栽芹菜试验多次应用草酸(芹菜定植30 d应用草酸4次,每次0、0.18或者0.36 g·kg^(−1),每次间隔10 d)的结果显示,土壤A和土壤B施磷分别减量70%和54%的前提下,两个草酸应用剂量均提高芹菜收获时两个土壤0~5 cm土层的DIP含量,在土壤A中增幅显著(分别为92.0%和165%),在土壤B中仅较高草酸剂量下显著增加64.5%;较高草酸剂量的芹菜增产效果不明显,较低草酸剂量的增产效果显著(20.0%~33.6%,P<0.05),在土壤B中更为明显。多次低剂量灌溉应用草酸在其它土壤-蔬菜系统中的效果及风险有待研究。

生物表面活性剂产生菌的筛选及表面活性剂稳定性研究

大庆油田油泥样品经富集培养,平板分离,获得52株菌.排油性实验和表面张力测定表明,菌株B22、B24、B25产生的表面活性剂表面活性稳定,表面张力较低.温度、pH和NaCl浓度实验证实,细菌B22产生的生物表面活性剂可耐受120℃高温,另2种生物表面活性剂可耐受80℃;3种细菌生物表面活性剂对pH有广泛适应性,B22 pH适应范围为4.0～13.0,B24、B25的pH适应范围为2.0～13.0;Na-Cl浓度对表面活性剂的生物活性影响不大.将3株菌的生物表面活性剂用于室内油泥处理实验,72 h石油去除率达70%以上.

可溶性磷损失与径流时间关系模拟研究

利用Heckrath分段回归(split-line)模型,对潮褐土Olsen-P、CaCl2-P含量进行拟合,得到潮褐土环境敏感磷临界点对应的土壤Olsen-P含量为69.4 mg/kg.采用循环水法模拟地表径流,研究了不同施磷水平土壤通过径流流失到水体中的可溶性磷(dissoluble phosphorus,DP)与径流时间的关系.利用一级动力学方程模型对径流发生时土壤向水体输入DP总量的动态变化进行模拟分析,结果表明模型能够较好地描述径流发生时磷素从土壤向水体的转移.当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K没有发生变化,其平均值为1.095 h-1;而当施磷量为800和1 600 kg/hm2时,K值分别减小了17.2%和38.9%.利用指数函数模型对径流发生时土壤向水体输入DP速率随时间的动态变化进行模拟分析,结果表明,当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K′没有发生变化,其平均值为1.037 h-1;而当施磷量高于800 kg/hm2时,K′值却有所降低.土壤Olsen-P和CaCl2-P与径流发生时土壤的可溶性磷流失潜势(dissoluble phosphorus loss potential,DPLP)和可溶性磷流失初始速率(dissoluble phosphorus loss initialvelocity,VP0)间存在明显的线性关系,因此土壤Olsen-P含量和CaCl2-P含量可以作为土壤环境影响评价的指标来指示土壤DP径流损失的风险.

玉米秸秆的粒径与投加量对猪粪好氧堆肥的影响

以两种粒径处理的玉米秸秆与猪粪按不同重量配比进行堆肥,堆肥时间61天,考察堆肥期间堆体温度、pH、氨氮、硝氮等参数指标变化,比较各项指标从而确定最优秸秆粒径及秸秆与猪粪的混合配比。经对实验数据的比较发现秸秆粒径为1cm、投加量为7%的处理在堆肥过程中获得良好效果。

猪粪秸秆高温堆肥过程中物质变化的研究

将猪粪与秸秆通过调节水分至配比3∶1(以鲜重计),采用机械强制通风、人工翻堆的静态高温堆肥方式,研究过程中各项指标的变化以及达到腐熟的情况。在堆肥进行的24 d中,根据温度的变化取8次样品进行分析。结果表明,至堆肥结束,铵态氮呈先上升后下降趋势,含量较初期减少82%,而硝态氮呈逐渐上升趋势,含量增加20%,水溶性有机碳呈递减趋势,总氮呈先下降后上升的趋势,液相水溶性有机碳与总氮的比值C/N由最初的2.1降到0.5,温度、pH值、WSC/TN、种子发芽指数GI已趋于稳定,初步认为堆肥24 d时腐熟基本完全,堆肥中氮素和碳素分别在升温期和降温期损失最大。猪粪与秸秆混合堆肥,水分是不可忽视的重要指标,物料高水分会使微生物发生厌氧反应,引发臭气,降低分解率,因此堆肥之前最好根据水分设计出一个初始配方,获得合适的C/N,后期可以通过加水来调节。建议在堆肥初期一次发酵时加大通风量,经常翻堆,在堆肥后期二次发酵时,由于易分解有机物反应基本结束,应适当减少通风量,减少翻堆次数,以确保高品质的堆肥产品。

微生物菌剂对有机废弃物堆肥发酵的影响

目的研究不同微生物菌剂对有机废弃物堆肥发酵的影响，为筛选堆肥效果更好的优势菌种提供依据．方法通过选取3种代表性微生物菌剂进行有机废弃物堆肥试验，并对堆肥温度、含水率、pH值、C／N、养分组成、种子发芽指数及粪大肠菌群数等指标进行分析，最后综合评判供试菌剂的性价比．结果试验结果表明，在初始堆肥条件相同的情况下菌剂3应用于有机废弃物堆肥发酵起温快，持续温度高，脱水快且稳定，最终含水率较低，DH值保持在适宜微生物生长的范围，一次发酵后期C／N更接近（20～35）：1的理想范围，磷钾没有流失和富集，氮损失较大，种子发芽指数高，单位粪大肠菌群数小，综合判定菌剂3的堆肥效果相对较好．结论菌剂3对有机废弃物堆肥的发酵效果优于其它菌剂．

不同堆沤处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

研究利用纤维素分解菌F2对玉米秸秆进行堆沤预处理,将经不同堆沤预处理时间后的秸秆与猪粪混合进行厌氧发酵产沼气试验。结果发现,堆沤15 d后秸秆的总有机碳含量降低了10.06%,VS去除率和纤维素降解率比未加菌堆沤预处理分别提高了10.74%、10.60%;加菌堆沤预处理后的秸秆厌氧发酵甲烷产气率、干物质产气率、发酵前后VS去除率均高于未加菌堆沤预处理后的秸秆,且产气效率也有明显的提高;加菌堆沤预处理10 d的秸秆比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆提前了2 d达到产气高峰,累计产气量达到21 957 mL,比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆增加了1 629 mL。实验结果表明:该纤维素分解菌对玉米秸秆纤维素有较强的降解能力,并在一定程度上促进了有机碳的矿化;有效地提高了秸秆的生物降解性能,缩短了预处理所需时间;同时提高了玉米秸秆的利用率和产气潜力。

玉米秸秆堆沤处理对厌氧发酵的影响

采用厌氧发酵后的发酵液和秸秆发酵剂对玉米秸秆进行堆沤处理,设计正交试验L9(34),在温度、含水率、时间、玉米秸秆粒径不同的条件下,考察堆沤处理对纤维素和木质素降解率的影响,并对堆沤处理前后的玉米秸秆进行厌氧发酵产气试验。结果表明:不同堆沤条件下,秸秆的纤维素和木质素降解效果以及后期厌氧发酵产气效果都不相同;最优条件为温度30℃,含水率为60%,堆沤时间为15d,秸秆粒径<1cm。在此最优条件下,处理后玉米秸秆产气效率明显提高,产气峰值提前6d。最大日产气量达630mL,与未处理的秸秆相比提高31.2%。

降解毒死蜱的高效复合微生物菌剂的制备及研究

将菌株D1、D2分别与小克银汉按一定比例富集培养制成两种复合微生物菌剂(Ⅰ、Ⅱ),在充分供氧的条件下,通过气相色谱法研究两种复合菌剂的生长条件并筛选一种对毒死蜱有较好降解效果的高效复合微生物菌剂。结果表明,当接种量菌浓度为OD560=0.906时,两种菌剂生长的最适温度均为30℃,最适pH均为7.0;当毒死蜱浓度为100mg·L-1时,培养5d后两种复合菌剂的降解效率分别为81.21%和86.57%,当温度为30℃、pH为6.0～8.0、毒死蜱浓度为20mg·L-1时,对毒死蜱的降解效率最高。本研究工作为复合菌剂的大规模生产提供了理论参数,为利用微生物进行有机磷农药土壤修复提供了理论依据。

稠油污染土壤的生物修复应用研究

目的研究微生物-植物联合对稠油污染土壤的修复效果,为石油污染土壤生物修复技术的应用提供依据.方法将高效降解菌B2020以及B22发酵产生的生物表面活性剂加入稠油污染土壤,再施用复合肥和柴油补充土壤中的营养物质和代谢底物,分析微生物-植物联合修复的效果.结果试验结果表明,降解效果最好的组合为,处理时间为120 d,菌剂(每kg土中)投加量为50 g,生物表面活性剂(每kg土中)投加量为100 g,复合肥(每kg土中)投加量为0.1 g.结论在植物生长初期(40 d),影响石油污染土壤总石油烃(TPH)降解的显著因子为投加菌剂量;植物生长中期和后期(80 d,120 d),影响TPH降解率的因子为生物表面活性剂和施肥水平.

有机磷农药毒死蜱的检测方法

有机磷农药毒死蜱广泛的应用于农业,因此毒死蜱在蔬菜、土壤以及水体中的残留检测越来越受到重视,文章对目前常用的毒死蜱主要检测方法紫外分光光度法、高效液相色谱法和气相色谱法的原理、优缺点及适用范围进行了介绍,为从事农药残留量分析的检测与研究人员提供参考。

牛粪纤维素降解菌的筛选与初步鉴定

通过"富集—初筛—复筛"流程,筛选出4株对纤维素有强降解能力的菌株,分别标记为TG1、HN1、HP2、P3。对4株菌的纤维素酶活性进行了定量测定;通过生理生化试验,初步鉴定TG1为放线菌,HP2为地衣芽孢杆菌,P3、HN1为枯草芽孢杆菌。

蚯蚓对垃圾与底泥中镉的富集现象

通过蚯蚓处理垃圾及纳污河流底泥实验研究发现蚯蚓可选择吸收并富集垃圾及底泥中的镉，但对其他重金属元素铅、铜、锌等并无此种富集吸收现象。

辽宁省通海经济带耕地变化趋势与驱动力分析

辽宁省通海经济带快速的经济发展和城镇化进程使该区域耕地呈逐年减少的趋势,但该区耕地的变化情况及相应的驱动力仍不明确。利用主成分分析法对辽宁通海经济带耕地动态的驱动机制进行探讨,并根据主因子载荷对研究区耕地利用效率进行了估算。结果显示,1997-2010年间,耕地资源的锐减与经济飞速发展高度相关。粮食作物播种面积的迅速减少与GDP的"过热"增长阶段基本对应。经济快速发展,人口增加,城镇化持续推进,以及农业结构调整和科技投入是该地区耕地减少的主要驱动力。主成分分析方法的逆向应用得出研究区耕地利用效率为70.1%,可以进一步挖掘耕地用于农业生产的潜力。

农业土壤重金属污染原位修复技术

农业土壤重金属污染是土壤环境安全研究的热点问题之一,它影响食品安全,威胁人类健康。农业重金属土壤污染以中低浓度污染为主,对其修复的要求不同于一般重金属修复,需满足农用条件的要求。本文从农业土壤重金属污染特点入手,综述了国内外农业土壤重金属防治技术上已有的一些方法与实践,对以土壤原位修复为主的各类农业土壤原位修复技术的优势和局限性进行了比较,分析了物理修复、化学修复、生物修复和联合修复等几类农业土壤原位修复方法的优缺点,对农业土壤原位修复技术发展进行了展望。

石油污染土壤热脱附修复实验研究

采用热脱附技术修复石油污染土壤,并分析热脱附主要影响因素、石油烃组分去除效果以及热解油组分。结果表明:(1)对于初始含油率8.86%、含水率3.5%的河南油田石油污染土壤,400℃恒温3.0 h或500℃恒温1.5 h、升温速率10℃/min为优化热脱附条件。(2)在低温阶段(100~300℃),饱和烃、芳烃去除率分别为96.97%、78.00%,胶质和沥青质去除率较低;在高温阶段(400~500℃),芳烃去除率高于97%;若要去除沥青质与胶质则需要更高的加热温度(>500℃)。(3)400℃恒温3.0 h后回收的热解油、饱和烃质量更高。