紫外线对水产养殖循环水的杀菌效果

为了研究循环水水产养殖系统紫外杀菌的效果,在循环水系统中对单灯管紫外装置杀灭养殖水中粪大肠菌群的效果进行了试验,研究了紫外灯功率、循环水流速和水的紫外光线透射率对杀菌效果的影响。结果表明,单位水体的紫外线功率越大,杀菌效果越好;水体通过紫外灯杀菌器的流速越大,单次通过杀菌器的杀菌量减少,但由于水体循环次数增加,总杀菌效果加大;254?nm紫外线透射率越大,杀菌效果越好。在理论分析和试验数据的基础上,建立了循环水紫外线杀菌系统的模型,并得到了粪大肠菌群的一价失活系数为0.0062?m2/J。对失活速率常数较小的菌群,增大紫外灯功率杀灭效果较好,而增加日循环次数杀灭效果提高不明显。该研究的结果可为循环水系统紫外线杀菌系统的设计和运行提供依据。     

浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化

污水处理是目前猪场废弃物污染防治的难题,结合猪场污水原水可生化性较好的特点,作者开展了浸没式膜生物反应器(MBR)处理猪场污水运行参数优化试验研究。试验选择3种溶解氧质量浓度(DO:1.5、1.5~3.0和3.0 mg/L)、3种水力停留时间(HRT:0.75、1.5和3.0 d)和3种回流比(200%、300%和400%),根据正交试验设计形成9个处理组,分3批在河南省某人工干清粪猪场进行试验,每批试验运行50 d(20 d驯化期+30 d试验期)。MBR有效容积30 L,自动进水和出水,污泥停留时间控制在25~30 d,反应器内水温控制在(20±5)℃,调节p H值为7~8。结果表明,当膜生物反应器进水化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为(3 277±1 192)、(203.8±51.2)、(361.0±133.3)和(65.0±23.1)mg/L时,出水的COD、NH4+-N、TN和TP质量浓度分别为(202±201),(56.6±54.0)、(91.6±69.1)和(19.2±10.0)mg/L,对应的去除率分别为94.3%±5.8%、70.0%±27.2%、70.7%±20.7%和68.3%±17.4%。MBR在去除污染物的同时,对污水中粪大肠菌群具有较好的去除作用,去除率达到99.9%±0.08%,试验中86.4%的MBR出水粪大肠菌群数能达到国家标准的卫生学指标要求。通过正交试验的极差分析发现运行参数对COD和NH4+-N去除效果的影响顺序为DOHRT回流比,对TP去除效果影响的顺序为HRTDO回流比,并优化出MBR最佳运行参数为DO 1.5~3.0 mg/L、HRT 3.0 d和回流比300%,对应试验中的处理4,其出水的COD、NH4+-N和TP质量浓度分别为(69.3±48.7)、(10.0±8.2)和(14.0±9.9)mg/L,相应的去除率分别为97.8%±1.5%、93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。MBR出水可采用紫外线杀菌,杀菌后出水可望回用于圈舍冲洗以减少猪场生产的水资源消耗。     

江苏省大中型沼气工程调查及沼液生物学特性研究

近年来,中国大中型沼气工程发展迅速,然而有关沼气工程运行情况的研究甚少。为探索沼气工程运行中存在的问题,该文对江苏省21家畜禽养殖场大中型沼气工程进行了实地调查,并采集发酵料液以及出料样品,分析了进出料液COD(化学需氧量)质量浓度、沼液产气潜力、粪大肠菌群数等指标。结果表明:江苏省沼气工程设计施工规范,配套设施较完备,但运行效率低,沼气、沼液处理或利用能力低。大多数沼气工程以处理养殖废水为主,发酵料液固体质量分数<3%,62%的出料沼液的COD质量浓度达到5000mg/L以上;沼液残余产气潜力较大,在35℃条件下,有12家沼气工程的沼液残余产甲烷量达100mL/L以上。沼气发酵处理可以显著降低粪大肠菌群含量,平均可减少92.9%,但厌氧消化后的沼液中仍含有较高浓度粪大肠菌群,不能达到无害化要求。该调查结果可为畜禽养殖场沼气工程的健康稳定运行与管理提供科学依据。     

大豆蛋白粉的辐照灭菌研究

研究了60Coγ射线辐照大豆蛋白粉的杀菌效果与对大豆蛋白粉的主要营养成分、尿素酶(脲酶)活性以及感官品质的影响。结果表明,2.0kGy辐照对大豆蛋白粉中菌落总数、大肠菌群的杀菌率达70%,对霉菌的杀菌率达53%;4.0kGy辐照杀菌率达95%;经6.0kGy辐照处理后,杀菌率达到97%以上,辐照的大豆蛋白粉样品中微生物指标均达到食品卫生国家标准;8.0kGy辐照杀菌率达到100%。与对照相比,剂量为2.0~8.0kGy的辐照对大豆蛋白粉中蛋白质、粗纤维、总糖、氨基酸(除Leu)含量的影响不明显;而粗脂肪及卵磷脂的含量有极显著变化(P<0.01),尤其是卵磷脂的含量显著增加,异黄酮的含量则显著降低(P<0.05);辐照对大豆蛋白粉中尿素酶活性没有显著影响;6.0kGy以下剂量辐照对大豆蛋白粉色泽、气味、口感无明显改变。综合试验结果,确定了大豆蛋白粉辐照杀菌的适宜工艺剂量范围为3.0~5.0kGy。     

浸润线高度对垂直潜流湿地处理效果的影响研究

针对污染物浓度较高的猪场沼液,开展了不同浸润线高度下垂直潜流湿地处理效果的对比研究。试验结果表明：湿地浸润线可改变湿地填料层中的溶解氧分布和水力流态,从而造成了3种类型湿地系统对猪场沼液处理效果的差异;在不同水力负荷下,中浸润线垂直潜流湿地（VSSF-M）对猪场沼液中各项污染物的去除效果均好于低浸润线垂直潜流湿地（VSSF-L）和高浸润线垂直潜流湿地（VSSF-H）;中浸润线垂直潜流湿地利用溶解氧梯度在填料层内实现了好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,从而使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力;中浸润线垂直潜流湿地系统还可适当增大系统的水力停留时间（HRT）,并可优化水力流态,从而进一步改善湿地系统的净化效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,中浸润线垂直潜流湿地对浓度较高的猪场沼液具有较高的去除效率。     

电极-SBBR对集中型沼液的脱氮除铜研究

为了处理集中型沼液中过高的氨氮和由饲料添加剂带入的铜,将电极生物膜法与序批式生物膜反应器(SBBR)工艺的优势进行互补,构建电极-SBBR耦合新工艺,以同时去除氮与铜。通过实验室配水与沼液试验,探讨了电极-SBBR体系同步脱氮除铜的工艺参数及其效果。结果表明,集中型沼液电极-SBBR体系的操作工序为:进水→厌氧→曝气→缺氧/厌氧→出水→闲置,运行参数为:水力停留时间7.0h,厌氧0.5h、曝气4.0h、缺氧/厌氧2.5h;电流30～60mA,溶解氧(DO)4.0～5.0mg/L,碳氮比(C/N)>10.0。电极-SBBR体系对沼液中全氮(TN)、Cu2+、化学耗氧量(COD)的去除率分别达到45.79%、86.53%和84.86%,可以作为沼液脱氮除铜的新工艺。     

生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数的影响

以黄淮海平原高产农田4年的定位试验为基础,研究施用生物质炭和猪场沼液对潮土水力特征参数及持水特性的影响。结果表明:生物炭和猪场沼液处理在不同程度上改善土壤容重和总孔隙度状况,提高土壤的持水性能,二者田间持水量分别比对照提高15.34%和13.83%,有效水含量分别提高16.20%和25.87%。对于土壤pH和饱和导水率的影响,二者表现不一,生物质炭处理使土壤pH略有升高,饱和导水率下降;沼液处理使pH下降,使饱和导水率增加。     

北京大中型沼气工程冬季运行状况及发酵前后物料理化生物特性

为了解北京市大中型沼气工程冬季运行情况及发酵剩余物理化特性,该文实地调查了北京市29座沼气工程冬季运行情况,以调研问卷的形式了解沼气工程运行状况,并采样分析了发酵原料、沼渣和沼液样品的养分含量、粪大肠菌群数、铜、锌、砷、铅等指标。结果表明:北京29座冬季运行的沼气工程中主要以畜禽粪便为原料,其中有20座沼气工程采用猪粪进行厌氧发酵,厌氧消化反应器类型主要是全混式厌氧反应器和升流式厌氧固体反应器,沼气以供周边农户使用为主,沼渣和沼液以农田利用为主,从区域沼气工程运行状况来看,房山区的沼气工程运行状况相对较好,大兴区和顺义区的沼气工程运行状况参差不齐;所调研沼气工程沼渣和沼液的pH值适宜向农田施用,沼渣的EC值相对原料平均下降了56.97%,沼渣有机质和可挥发性固体的质量分数相对原料分别降低了20.99%和27.93%,沼渣的养分质量分数较高,沼液的养分质量浓度较低,沼渣中的粪大肠菌群数和沼液的化学需氧量、粪大肠菌群数整体偏高,有6座沼气工程的砷含量较高。调查结果可为北京市沼气工程冬季运行效果及沼渣沼液资源化利用提供基础数据,促进北京市沼气工程的可持续发展,提高生态和经济效益。     

秸秆对猪粪静态兼性堆肥无害化和腐熟度的影响

为促进猪粪静态兼性堆肥产品无害化和腐熟,通过添加玉米秸秆调控堆体物理结构特性和碳氮比,采用传统自然发酵方式进行为期90d的静态兼性堆肥试验,分别设置纯猪粪处理(P)和秸秆调控处理(PC)研究静态兼性堆肥过程腐熟度指标、粪大肠菌群以及微生物群落结构演变特征。结果表明,秸秆调控增加了堆体孔隙率(提高19.41%),促进氧气向堆体内部扩散,增强了好氧微生物对有机质的降解,降低NH₄⁺-N,可溶性有机氮(dissolved total nitrogen, DTN)等植物毒性物质含量,提升了堆肥腐熟度,两组处理堆肥产品种子发芽指数分别为40.84%(P)和114.60%(PC)。静态兼性堆肥经过30～40 d自然发酵后,粪大肠菌群数量达到卫生安全标准,堆体温度、NH₄⁺-N和有机酸含量均会影响粪大肠杆菌的活性。堆体中微生物以厚壁菌门、放线菌门、变形菌门等与木质纤维素降解相关的菌门为优势菌门,堆体自上而下由好氧菌属演替为厌氧菌属,并形成好氧、兼性、厌氧的微生物分层。秸秆调控增加了堆体的好氧区域,促进和提高了猪粪...     

不同水深下多级串联人工湿地对城市地面径流的净化效果

通过3年(2011-2013年)的系统性试验,主要考察水平潜流以及复合流(波形)人工湿地对城市雨水径流的净化效果。分别研究2种人工湿地在不同水深(350,550,750mm)下,水力停留时间(24,36,48,72h)、运行间隔天数(1,3,5,7,10,15d)等的最佳组合工况,最后对3种水深下的净化效果进行对比。结果表明:一般工况下,水平潜流人工湿地对污染物浓度去除率和负荷削减率均值分别为53.62%和57.37%,复合潜流人工湿地净化效果比水平流高出7%左右。2组人工湿地在3种水深下的最佳水力停留时间为48h,最佳运行间隔天数为7~10d,此时水平潜流人工湿地对污染物浓度去除率和负荷削减率均值分别为64.46%和68.45%,复合潜流人工湿地净化效果比水平流高出6.2%左右。750mm水深时水平潜流人工湿地对污染物的浓度去除率比350mm和550mm水深时分别高出32.21%和5.88%,负荷削减率分别高出31.60%和5.92%;复合流湿地浓度去除率比前2种水深时分别高出26.14%和5.06%,负荷削减率分别高出25.89%和5.07%。设计的2组人工湿地系统净化效果良好,复合流人工湿地净化效果优于水平潜流,均可用于城市面源污染控制和雨水利用。     

堆肥中大肠菌群等粪便污染指标菌的残留状况调查

从日本九州地区23处堆肥化设施采集了以牛粪、鸡粪、污泥和餐厨垃圾为原料的堆肥试样29个,调查了大肠菌群等粪便污染指标菌的残留状况。结果表明,使用DESO培养基有11个试样被检出大肠菌群,检出率达38%,菌数在102~106 cfu.g-1的范围。使用API 20E鉴定系统对4个试样中的21个分离纯化菌株进行了菌种鉴定,发现有大肠菌群属的Escherichia coli、Escherichiavulneris、Pantoea sp.和Buttiauxella agrestis,以及非大肠菌群属的Serratia marcescens等肠内细菌科细菌。采用血清凝集试验对5株E.coli的病原性检测结果均为阴性。进一步针对6处堆肥设施的堆肥发酵过程中大肠菌群的消长追踪发现,大肠菌群数从原料到成品出现了逐渐减少直至消失、暂时消失、未完全消失、完全未检出4种走势,显示即使堆肥发酵温度在60℃以上,大肠菌群也有可能通过交叉污染等途径残留在堆肥成品中。     

Occurrence and survival of coliform bacteria, Escherichia coli and Salmonella in various manure and compost

pp. 865–874
Occurrence and survival of fecal-contamination indicator bacteria (coliform bacteria, Escherichia coli and Salmonella ) in various manure and compost samples collected from 23 composting facilities mostly in Kyushu were investigated by using selective media. Coliform bacteria were detected on desoxycholate agar from 11 (38%) of 29 product samples (15 cow dung manure, 4 poultry manure, 2 biosolid compost and 8 food waste compost) at a range of 10² to 10⁶ cfu g¹ dry matter. From positive samples, 21 isolates of possible coliform bacteria were purified. Among them, species of coliform bacteria ( E. coli , E. vulneria , Pantoea sp. and Buttiauxella agrestis ) were identified whereas isolates of Serratia marcescens , not coliform bacteria, were also obtained, suggesting that careful observation was necessary to avoid false positive counting due to the presence of a red colony of S. marcescens that resembled coliform bacteria. Isolates of E. coli were tested for slide aggregation with a set of antiserum against pathogenic E. coli serotypes and negative reaction was obtained for all the isolates tested. Direct detection of E. coli on Chromocult coliform agar and Salmonella on MLCB agar resulted in none and 2 (17%) of 12 samples tested, respectively. The fate of fecal-contamination indicator bacteria as above was followed during compost production on 7 cases at 6 compost facilities and 4 patterns were observed: fecal-contamination indicator bacteria 1) decreased and finally disappeared, 2) decreased once but re-growth was occurred on products, 3) decreased to some extent but remained in products, 4) was not detected throughout production. These results suggest that some fecal-contamination indicator bacteria may survive compost production and appropriate temperature control would be significant for hygiene control of manure and compost.     

辐照对调味品和脱水蔬菜中大肠菌群杀灭效果的研究

6kGy辐照可以使调味品和脱水蔬菜中的大肠菌群最可能数 (MPN)符合国家卫生标准的要求。通过对 1 88个辐照过的调味品的检验 ,未发现在大肠菌群中出现耐辐射的新菌株。目前出现误判“大肠菌群超标”的原因主要是由于菌检技术不过关所致 ,其中复发酵和革兰氏染色挑菌不是来自同一菌株是造成误判的最主要原因。     

养殖粪水长期贮存过程理化特性变化规律

目前中国中小规模畜禽养殖场主要采用自然贮存后还田的形式处理养殖粪水,受场地制约,养殖粪水贮存时间通常仅有1～2个月,之后便直接还田利用,贮存后的粪水理化特性变化尚不清楚,是否适宜直接还田尚需研究。该研究以猪粪水和牛粪水为研究对象,重点分析粪水在长期贮存中粪大肠菌群、电导率(Electrical Conductance,EC)以及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的变化,分析粪水最佳贮存期及还田利用方式,以期为粪水资源化及安全还田提供参考。结果表明,粪水经自然贮存6个月,铵态氮损失达68%以上,不仅引起环境污染,且降低了养分;贮存后粪水基本可达到无害化要求,但pH值、EC值以及COD浓度仍然偏高,还田前应制定合理的粪水资源化利用方案;固液分离可以有效降低粪水中的COD浓度和EC值,促进粪水无害化进程。该研究为中国畜禽养殖粪水资源化用探索了新的技术路径。     

牛粪水酸化贮存过程中氮形态转化的特性研究

近年来,随着畜禽养殖规模化的快速发展,养殖粪水的处理和利用已成为养殖业健康发展的难点和热点,粪水酸化技术是通过向粪水中添加酸化剂以降低氨气排放,减少粪水贮存中氮素损失的技术,目前此技术已经在丹麦等国推广应用,但中国对此技术的研究尚未起步,为探究粪水酸化固持氮素的效果,该研究以硫酸和明矾为粪水酸化剂,以固液分离前后奶牛粪水为处理对象,通过向粪水中添加酸化剂降低粪水pH值至6.0,分析粪水贮存中氨气排放、氮素转化以及粪大肠菌群数等指标,探索粪水酸化贮存过程氮形态转化机理。研究表明:向养殖粪水中添加酸化剂可降低6.3%~11.1%的总氮损失,能够降低粪水贮存初期中氨气的排放,同时有效抑制了奶牛粪水中粪大肠菌群的活性,使其更易达到无害化处理。酸化剂的加入一方面抑制粪水中微生物作用下的有机氮向无机氮素的转化,提高粪水贮存中有机氮的含量,减少铵态氮的产生量,另一方面酸化剂与粪水中的铵态氮结合生成稳定的铵盐,抑制了粪水中铵态氮向氨气转化的化学平衡,降低了粪水中因氨气排放导致的总氮损失,从而达到减少粪水贮存中氮素损失。     

有机生活垃圾半干发酵菌群的分布变化特征

为了研究有机生活垃圾厌氧发酵中菌群的分布变化特征,以有机生活垃圾为生物质资源,进行半干式厌氧发酵试验。采用最大或然数法(most probable number,MPN)分析发酵过程中厌氧菌群时间和空间上的数量变化。结果表明:厌氧菌中产酸菌先于氨化菌达到最大值并占据优势地位,产甲烷菌在启动阶段初期基本没有增殖,第25天左右达到最大值3.2×109个/m L,随后产甲烷菌在整个盛产期数量维持在这一数量级上。厌氧纤维素降解菌菌数呈现缓慢增长的趋势,直到投料的第45天才增加到106个/m L。空间上厌氧产酸菌和甲烷菌的数量均是在基质条件稳定的中部位置和流动性较好的底部位置较多;厌氧氨化菌数量较多的为中部边缘和中部中心位置;厌氧纤维素降解菌主要在底部增殖。初步构建了产酸菌与产甲烷菌时间和空间的动力学模型,模型拟合效果良好,可为厌氧发酵工艺提供参考。该文对有机垃圾制取生物燃气的工艺过程具有理论指导意义。     

Low soil C:N ratio results in accumulation and leaching of nitrite and nitrate in agricultural soils under heavy rainfall

Nitrate (NO₃^-) and nitrite (NO₂^-) leaching threatens groundwater quality. Soil C:N ratio, i.e., the ratio of soil organic carbon to total nitrogen, affects mineralization, nitrification, and denitrification; however, its mechanism for driving soil NO₃^-and NO₂^-accumulation and leaching remains unclear. Here, a field investigation in a fluvo-aquic soil and a soil column experiment were performed to explore the relationships between soil C:N ratio and soil NO₃^-and NO₂^-leaching in three soil layers (0-20, 20-40, and 40-60 cm) under heavy rainfall (rainfall rate > 25 mm d^-1). The field investigation results showed that both soil NO₃^--N and NO₂^--N contents decreased exponentially (P < 0.001) with increasing soil C:N ratio in each soil layer. Furthermore, negative exponential relationships (P < 0.001) were found between soil C:N ratio and both NO₃^--N and NO₂^--N concentrations in soil solution in each soil layer under heavy rainfall. The soil column divided into three layers was leached with simulated heavy rainfall; the results confirmed negative exponential relationships (P < 0.05) between soil C:N ratio and both NO₃^--N and NO₂^--N concentrations in the leachate from each soil layer. A total of 18 soil samples obtained from three depths at six field sites during the rainy season were used to elucidate the microbial mechanisms induced by soil C:N ratio using high-throughput sequencing and real-time polymerase chain reaction. High abundances of ammonifying bacteria (Flavobacterium, Bacillu, and Pseudomonas), ammonia-oxidizing bacteria (Nitrosospira), and nirS/K gene were observed when soil C:N was low, concomitant with low abundances of NO₂^--oxidizing bacteria (Nitrospira) and narG gene. Partial least squares path modeling showed that the high NO₃^-and NO₂^-levels at low soil C:N ratio might be attributed to the inhibition of NO₃^-reduction (i.e., low narG gene) and NO₂^-oxidation (i.e., low Nitrospira) and thus the accumulation of soil NO₃^-and NO₂^-, respectively. Therefore, the leaching of NO₂^-and NO₃^-in low C:N soils requires more attention during the rainy season.     

Plant growth-promoting bacteria in the rhizo- and endosphere of plants: Their role, colonization, mechanisms involved and prospects for utilization

In both managed and natural ecosystems, beneficial plant-associated bacteria play a key role in supporting and/or increasing plant health and growth. Plant growth-promoting bacteria (PGPB) can be applied in agricultural production or for the phytoremediation of pollutants. However, because of their capacity to confer plant beneficial effects, efficient colonization of the plant environment is of utmost importance. The majority of plant-associated bacteria derives from the soil environment. They may migrate to the rhizosphere and subsequently the rhizoplane of their hosts before they are able to show beneficial effects. Some rhizoplane colonizing bacteria can also penetrate plant roots, and some strains may move to aerial plant parts, with a decreasing bacterial density in comparison to rhizosphere or root colonizing populations. A better understanding on colonization processes has been obtained mostly by microscopic visualisation as well as by analysing the characteristics of mutants carrying disfunctional genes potentially involved in colonization. In this review we describe the individual steps of plant colonization and survey the known mechanisms responsible for rhizosphere and endophytic competence. The understanding of colonization processes is important to better predict how bacteria interact with plants and whether they are likely to establish themselves in the plant environment after field application as biofertilisers or biocontrol agents.     

冷鲜鸡肉表面四环素和磺胺耐药菌的菌群多样性分析

为探索冷鲜鸡肉产品表面的抗生素耐药菌的菌群结构,利用IonS5TMXL测序平台对18个市售冷鲜鸡肉样品表面的可培养四环素耐药菌和磺胺耐药菌进行了研究。结果表明,2类耐药菌中分别注释出59个和58个已明确属名的属,相对丰度最大的3个门均为变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门。共享菌属中不动杆菌属、假单胞菌属、变形杆菌属、柠檬酸杆菌属、香味菌属和漫游球菌属的禽源和人源分离株的多重耐药性已被大量研究所证实;而禽源肉杆菌属等16个菌属的耐药特性还未见报道。各采样点分别鉴定出5～39个特有操作分类单元,分属3～32个属。该研究反映了冷鲜鸡肉表面2类耐药菌的污染状况,为后期冷鲜鸡肉产品表面耐药菌的迁移风险评估和控制技术研究提供参考。