猪粪中温厌氧消化中磺胺类抗生素的降解和吸附特征

针对猪粪厌氧消化中磺胺类抗生素(SAs)去除途径及降解规律不明晰等问题,采用批次室内模拟发酵试验方法,探讨磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲嘧啶(SM2)在中温(37±1℃)厌氧消化条件下的吸附和降解特征及规律。结果表明:在SDZ和SM2添加量均为20 mg·L-1时,发酵结束后二者的去除率分别为58.7%和74.0%,符合一级动力学模型,降解半衰期分别为5.85、5.90 d。在中温厌氧消化系统中,SDZ和SM2首先发生快速吸附作用而固定在固相中,前4 h吸附较快,至12 h时达到吸附平衡;随后发生较为缓慢的生物降解作用,至24 h后生物降解成为SDZ和SM2去除的主要途径,占其去除总量的80%以上。SAs与易分解有机物的共代谢作用是影响其生物降解的关键因素。     

磺胺类抗生素对青海弧菌Q67的浓度比依赖性拮抗作用

为系统考察磺胺类抗生素药物(SAs)污染物长期暴露下的生物毒性效应,以5种磺胺类抗生素(SAs):磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SD)、磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲恶唑(SMX)和磺胺二甲嘧啶(SM2)为研究对象,应用直接均分射线法(Equ-Ray)设计10个二元抗生素混合物体系(每个二元混合物体系设计5条具有不同浓度比的射线),应用优化的长期微板毒性分析法(L-MTA)系统测试这些抗生素在16 h对发光菌青海弧菌(Vibrio-qinghaiensis sp.-Q67,Q67)的发光抑制毒性,并应用浓度加和模型(CA)分析混合物毒性相互作用。结果表明:5种SAs及其混合物射线对Q67在16 h呈现明显的毒性,但不同的抗生素毒性大小不同,以半数效应浓度的负对数(pEC_(50))为毒性大小指标,5种SAs的毒性大小顺序为:SMX(p EC50=3.95)SCP(p EC50=3.65)SPY(pEC_(50)=3.41)SD(pEC_(50)=3.36)SM2(pEC_(50)=3.21);10个SAs的二元混合物体系中7个呈现出加和作用,3个呈现出拮抗作用;3个混合物体系拮抗作用随组分浓度比的变化呈现不同的变化规律:混合物体系SCP-SPY和SCP-SMX中的射线拮抗作用均随SCP浓度比逐渐减小,即从R1到R2逐渐明显,从R2到R5几乎不变,而SCP-SM2体系,拮抗作用随组分SCP的浓度比逐渐减小,即从R1到R2逐渐明显,从R2到R5,逐渐变得不明显,R5在较高浓度区甚至出现了协同作用。     

城市污水处理厂污泥两相与单相厌氧消化工艺的比较

为了完善污泥两相厌氧消化工艺、优化运行设计参数,对西安市污水处理厂污泥进行了中温两相厌氧消化与中温单相厌氧消化对比试验。结果表明,两相厌氧消化产酸相水力停留时间(HRT)为1.25 d,产甲烷相HRT为11.10 d,当污泥投配率8%,有机负荷>2.0 kg/(m3.d)时,化学需氧量(COD)与挥发性固体(VS)的去除率分别为42.7%和33.6%。在相同有机负荷下,两相厌氧消化工艺的VS和COD去除率、产气量、产气速率以及分解单位VS的产气量均高于单相厌氧消化工艺,而出泥VFA含量小于单相厌氧消化工艺。     

安徽省菜地土壤中3种磺胺类抗生素的残留调查

采集安徽省9个县市共76份菜地土壤样品,利用高效液相色谱-荧光检测器分析样品中磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)和磺胺甲恶唑(SMZ)等3种磺胺类抗生素(SAs)的残留情况。结果表明,SDZ、SM2和SMZ的检出率分别为6.58%、67.11%和51.32%,平均含量分别为0.26、5.41和2.58μg·kg-1,其中磺胺二甲嘧啶的检出率和平均含量均为最高。近期施有机肥的土壤中3种SAs的总含量明显高于近期未施肥的土壤。9个地区间菜地土壤的磺胺嘧啶的平均含量无显著差异,但磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑的平均含量在不同地区菜地土壤中存在显著差异。3种SAs总平均含量以六安地区最高,蒙城地区最低。菜地中施用的有机肥质量需得到重视。     

三类抗生素在两种典型猪场废水处理工艺中的去除效果

为了解规模化养猪场中废水处理工艺对抗生素的去除效果,选取了天津两家典型规模化猪场,采集各个处理单元出水,分析三类典型兽用抗生素(磺胺类SAs、喹诺酮类FQs和四环素类TCs)在不同处理工艺水相中的分布迁移(生猪养殖场F1工艺:原水-暂存池-固液分离后-CSTR/UASB-初沉池-A池-O池-二沉池;生猪养殖场F2工艺:原水-三级沉淀池-固液分离后-折流厌氧池-好氧曝气池-植物塘),并比较了养殖场进、出水中抗生素总承载量情况。研究结果表明:各抗生素残留浓度在不同处理单元中残留规律差异较大,F1养殖场废水共检测出10种抗生素,原水中磺胺二甲嘧啶(SMN)残留浓度最高为45.78μg·L-1,不同种类抗生素总去除率范围为-53.32%～99.33%,对于F1处理工艺,UASB单元对SAs、TCs去除效果最好,O池对FQs的去除效果较好,抗生素在进出水中总承载量分别为9 854.43 mg·d-1和1 214.49 mg·d-1;F2养殖场废水中共检测出5种抗生素,原水中恩诺沙星(ENR)残留浓度最高为8.86μg·L-1,不同种类抗生素总去除率范围为-6.95%～78.80%,其中三级沉淀池对SAs、FQs处理效果较好,植物塘对TCs去除效果较好,抗生素在进出水中总承载量分别为2 014.90 mg·d-1和1 527.96 mg·d-1。总之,F1工艺对抗生素去除效果较为明显,且厌氧、好氧处理单元对F1和F2养猪场废水中抗生素去除相对有效,因此建议猪场废水工艺中采用厌氧和好氧工艺交替处理对水相中抗生素进行去除。     

施肥方式对蔬菜地土壤中8种抗生素残留的影响

从浙江省杭州、嘉兴和绍兴等3个地级市采集了4种不同施肥方式下(分别为施用畜禽粪+化肥、商品有机肥+化肥、沼渣+化肥和单施化肥)的蔬菜地表层土壤样品44个,分析了4类8种抗生素(包括四环素类抗生素的土霉素、四环素和金霉素,喹诺酮类抗生素的恩诺沙星,磺胺类抗生素的磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲噁唑及大环内脂类抗生素的泰乐菌素)的残留情况,探讨了施肥方式对蔬菜地土壤中抗生素残留的影响。结果表明,蔬菜地土壤中抗生素的检出率和残留含量与施肥方式密切相关。8种检测的抗生素中土霉素的检出率和残留含量明显高于其他种类的抗生素,土霉素的平均含量占8种抗生素总量平均值的67.03%。抗生素的检出率和平均含量由高至低依次为:土霉素>磺胺二甲嘧啶>恩诺沙星>四环素>磺胺甲噁唑、泰乐菌素>金霉素>磺胺嘧啶;四环素类抗生素>磺胺类抗生素。土壤中各类抗生素的检出率及含量均为施用畜禽粪的蔬菜地>施用商品有机肥的蔬菜地>施用沼渣的蔬菜地>单施化肥的蔬菜地,施用畜禽粪的蔬菜地土壤中抗生素残留量明显高于其他蔬菜地。试验结果表明,畜禽粪是蔬菜地土壤抗生素的主要来源,商品有机肥和沼渣的施用对蔬菜地土壤中抗生素的残留也有一定的贡献。     

高效液相色谱-荧光检测法测定茶叶中3种磺胺类抗生素

研究茶叶中磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲噁唑(SMZ)3种磺胺类抗生素(SAs)的检测方法,优化了提取方法,确定以甲醇为提取剂,超声波提取10 min,浓缩仪浓缩,衍生化后用高效液相色谱-荧光检测器测定的方法。添加回收实验结果表明,茶叶中SDZ、SM2和SMZ的添加回收率为70.5%~131.1%,在茶叶中的检出限为0.002~0.003 mg·kg-1,该方法的灵敏度、精确度、准确度均较高。对安徽省13个茶叶样品检测结果表明,3种SAs均未检出。     

磺胺类抗生素污染途径及对蔬菜品质影响的研究进展

随着磺胺类抗生素(SAs)的生产量和使用量的逐年增加,大量的SAs进入到环境中,造成水体和土壤的抗生素污染,并且环境中的抗生素也引发了诸多健康与安全问题。该文综述了我国磺胺抗生素的使用及污染特点,对磺胺类抗生素的污染来源和污染途径,以及其对农作物生理和生长的影响进行了分析。     

无电压作用离子交换膜分离去除水中锰离子的研究

研究了离子交换膜在无外加电压的条件下分离去除原水中锰离子的技术,探讨了锰离子浓度、补偿离子钾离子摩尔浓度、水力搅拌速度、温度和水力停留时间(HRT)等对去除效果的影响.实验结果表明,当原水中二价锰离子初始摩尔浓度为0.072 7 mmol/L(即4 mg/L)左右时,在下述的实验条件下:水温为(25±1)℃,水力停留时间HRT为6 h,水力搅拌速度为(600±25)r/min,补偿离子钾离子的摩尔浓度是原水中锰离子摩尔浓度的20倍,锰离子去除率达到80%.此外,在实验装置不改变的条件下,进水锰离子摩尔浓度增加到0.727 mmol/L(即40 mg/L)左右时,去除率会降低到66%;补偿钾离子摩尔浓度与进水锰离子摩尔浓度的比值大于20后,再增加其比值,对去除率影响不大;降低搅拌速度到(300±25)r/min,去除率降低到51%;降低水温到(16±1)℃,去除率降低到60%;水力停留时间(HRT)大于6 h后,再增加水力停留时间到12 h,去除率无明显改变.     

上流式厌氧污泥床(UASB)处理皂素废水的研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)进行了常温条件下皂素废水的处理研究。结果表明,UASB处理工艺以消化污泥为接种污泥,进水化学需氧量(COD)浓度为4000～6000mg/L,有机负荷为13～25kg/(m3·d),水力停留时间(HRT)为5～7h时,COD去除率可达到70%以上,同时最大产气率为0.34m3/kg,甲烷含量为60%左右,取得了较好的试验效果。     

生猪废水处理和磷回收工艺中抗生素和耐药细菌的削减特征

调查生猪废水处理和磷回收工艺中,厌氧消化、氧化池、磷回收流化床和潜流人工湿地对水质参数、抗生素、耐药细菌和病原菌丰度削减的贡献。结果表明,在水质指标方面,厌氧消化对COD的去除率最大,为40.28%;人工湿地对TP和NH_4~+-N的去除率最大,分别达到53.33%和67.74%;流化床对TP的去除率为49.94%。在抗生素吸附和降解方面,厌氧消化、流化床和人工湿地对土霉素(OTC)和环丙沙星(CIP)具有较大幅度的去除,去除率范围分别为32.27%～63.77%和40.44%～44.11%;厌氧消化、氧化池和人工湿地对磺胺二甲嘧啶(SM2)具有中等幅度的去除,去除率范围为18.10%～28.52%。在耐药细菌方面,厌氧消化作为一级处理工艺对各类型耐药细菌均具有最大去除率(50%);同样作为三级处理工艺,人工湿地能进一步削减耐药细菌的数量,而流化床出水中以奇异变形杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和宋内氏志贺氏菌为主的耐药细菌数量出现反弹。微生物群落分析发现,人工湿地在降低病原细菌丰度方面优势显著。研究表明,设置潜流人工湿地承接流化床出水可进一步深化处理生猪废水。     

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明：猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮（TN）和总磷（TP）量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。     

沼液酸化贮存技术研究进展

酸化贮存技术在降低沼液养分损失与气体减排方面具有优势，系统梳理沼液酸化贮存技术研究进展可为规范沼液贮存方式，协同降低养分损失与气体排放技术实施提供数据支撑。采用文献数据整理的方式，对酸化技术影响因素，酸化对沼液特性的影响效果与作用机理，酸化对多种气体减排效果的影响进行总结和分析。结果表明:1)酸化剂、酸化目标pH、贮存时间、方式、温度均会影响酸化贮存作用效果；2)酸化会通过降低沼液pH，改变缓冲物质之间的平衡，促进无机矿物质的溶解与有机物的降解，降低微生物活性与氨气(NH₃)排放量等方式影响沼液性质和降低养分损失；3)沼液酸化剂的科学选择、酸化技术参数的规范设定、酸化贮存过程的元素各化学形态转化机理以及酸化沼液产品的还田效果等有待深入研究。     

好氧膜生物反应器处理养猪场废水

以养猪场废水为处理对象,在不排泥情况下就膜生物反应器(MBR)在处理废水过程中污染物的去除效果、污泥特性以及膜通量的衰减情况进行了研究.结果表明,MBR对养猪场废水中污染物的去除效果较好.在水力停留时间(HRT)为9.6-48.0 h,化学需氧量(COD)和NH4+-N容积负荷分别为0.2-2.9和0.05-2.10 kg.m-3.d-1的条件下,MBR对COD和NH4+-N的去除率分别为80.1%-93.6%和76.8%-99.7%;反应器中的污泥浓度随容积负荷的增加而升高,膜通量随运行时间的增加而减小.     

Reduction of N2O emissions by DMPP depends on the interactions of nitrogen sources (digestate vs. urea) with soil properties

The inhibition of nitrification by mixing nitrification inhibitors (NI) with fertilizers is emerging as an effective method to reduce fertilizer-induced nitrous oxide (N₂O) emissions.  The additive 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) apparently inhibits ammonia oxidizing bacteria (AOB) more than ammonia oxidizing archaea (AOA), which dominate the nitrification in alkaline and acid soil, respectively.  However, the efficacy of DMPP in terms of nitrogen sources interacting with soil properties remains unclear.  We therefore conducted a microcosm experiment using three typical Chinese agricultural soils with contrasting pH values (fluvo-aquic soil, black soil and red soil), which were fertilized with either digestate or urea in conjunction with a range of DMPP concentrations.  In the alkaline fluvo-aquic soil, fertilization with either urea or digestate induced a peak in N₂O emission (60 μg N kg^–1 d^–1) coinciding with the rapid nitrification within 3 d following fertilization.  DMPP almost eliminated this peak in N₂O emission, reducing it by nearly 90%, despite the fact that the nitrification rate was only reduced by 50%.  In the acid black soil, only the digestate induced an N₂O emission that increased gradually, reaching its maximum (20 μg N kg^–1 d^–1) after 5–7 d.  The nitrification rate and N₂O emission were both marginally reduced by DMPP in the black soil, and the N₂O yield (N₂O-N per NO₂^–+NO₃^–-N produced) was exceptionally high at 3.5%, suggesting that the digestate induced heterotrophic denitrification.  In the acid red soil, the N₂O emission spiked in the digestate and urea treatments at 50 and 10 μg N kg^–1 d^–1, respectively, and DMPP reduced the rates substantially by nearly 70%.  Compared with 0.5% DMPP, the higher concentrations of DMPP (1.0 to 1.5%) did not exert a significantly (P<0.05) better inhibition effect on the N₂O emissions in these soils (either with digestate or urea).  This study highlights the importance of matching the nitrogen sources, soil properties and NIs to achieve a high efficiency of N₂O emission reduction.     

In-depth observations of fermentative hydrogen production from liquid swine manure using an anaerobic sequencing batch reactor

In this study,experiments were designed to reveal in-depth information of the effect of pH and hydraulic retention time(HRT)on biohydrogen fermentation from liquid swine manure supplemented with glucose using an Anaerobic Sequencing Batch Reactor(ASBR)System.Five values of HRT(8,12,16,20,and 24 h)were first tested and the best HRT determined was further studied at five p H levels(4.4,4.7,5.0,5.3,and 5.6).The results showed that for HRT 24 h,there was a dividing H_2 content(around 37%)related to the total biogas production rate for the ASBR System running at p H 5.0.When the H_2 content went beyond 37%,an appreciable decline in biogas production rate was observed,implying that there might exist an H_2 content limit in the biogas.For other HRTs(8 through 20 h),an average H_2 content of 42%could be achieved.In the second experiment(HRT 12 h),the highest H_2 content(35%)in the biogas was found to be associated with p H 5.0.The upswing of p H from 5.0 to 5.6 had a significantly more impact on biogas H_2 content than the downswing of p H from5.0 to 4.3.The results also indicated good linear relationships of biogas and H_2 production rates with HRT(r=0.9971 and0.9967,respectively).Since the optimal ASBR operating conditions were different for the biogas/H_2 production rates and the H_2 yield,a compromised combination of the running parameters was determined to be HRT 12 h and pH 5.0 in order to achieve good biogas/H_2 productions.     

磺胺类药物在渔业沉积物中的降解及其影响因素

为评价磺胺类药物在渔业沉积物中的降解行为,选择渔业沉积物中检出率较高的磺胺嘧啶（SD）、磺胺二甲基嘧啶（SM2）和磺胺甲恶唑（SMZ）为研究对象,采用室内模拟实验,研究不同环境因素（温度、微生物、光照及初始浓度等）对其在渔业沉积物中降解的影响。结果表明,提高温度可以有效促进SD,SM2和SMZ在沉积物中的降解,25 ℃和35 ℃培养条件下比5 ℃培养条件下有更高的降解率。SD和SM2在沉积物中主要以非生物降解为主,微生物降解为辅。SMZ在沉积物中受微生物降解影响显著,微生物降解的贡献率为55%。光照对沉积物中3种磺胺类药物降解无显著影响。随着初始浓度的增加,降解效率逐步下降,半衰期延长。在低浓度（0.01和0.1 mg·kg-1）时,SD,SM2和SMZ的半衰期较短;当初始浓度为1～50 mg·kg-1时,SD,SM2和SMZ的半衰期在11.13～128.36 d之间。     

贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响

为研究贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响,以猪粪为贮存材料,锯末为覆盖材料,试验设2种猪粪贮存高度(20 cm和40 cm)和3种锯末覆盖高度(0、10 cm和20 cm),共6个处理,每个处理3个重复。通过动态箱技术对猪粪贮存过程中NH3和温室气体排放进行不间断测试,每小时测量一次进气口和排气口NH3、N2O、CH4和CO2的质量浓度,进而计算增温潜势,共测量42 d。结果表明:猪粪便的贮存高度对各种气体排放量均有显著影响,与20 cm贮存高度的猪粪相比,40 cm贮存高度猪粪的NH3、N2O和CO2排放量显著降低,而CH4排放量显著增加。锯末覆盖降低了猪粪贮存过程中NH3和CO2的排放量,但是增加了CH4的排放量;锯末覆盖对不同贮存高度猪粪N2O排放量影响不同,锯末覆盖增加了20 cm贮存高度猪粪N2O排放量,却降低了40 cm贮存高度猪粪N2O排放量。各处理组单位质量猪粪排放的总温室气体增温潜势为36.62～62.83 g·kg-1(CO2基础)。覆盖可以减少猪粪贮存过程中总温室气体增温潜势11.59%～23.61%,但差异不显著。与20 cm贮存高度的猪粪相比,40 cm贮存高度显著降低了猪粪总温室气体增温潜势达36.26%～41.48%。研究表明,增加猪粪贮存高度可以减少猪粪贮存过程中总温室气体的增温潜势。