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河流底泥DOM、营养盐与重金属空间分异特征及响应关系

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环境科学 2022年第5期43卷 2489-2499页

作者：肖艳春于会彬宋永会福建省农业科学院农业工程技术研究所福州350003 中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心北京100012

为探究河流底泥中的溶解性有机物(DOM)和营养盐对重金属迁移转化的影响,以沈阳市新穆河、南小河和老背河为研究对象,利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)、主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)研究了底泥中的DOM、营养盐与重金属的... 详细信息

为探究河流底泥中的溶解性有机物(DOM)和营养盐对重金属迁移转化的影响,以沈阳市新穆河、南小河和老背河为研究对象,利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)、主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)研究了底泥中的DOM、营养盐与重金属的空间分异特征及DOM与营养盐对重金属的响应关系.结果表明,3条河流底泥中的总氮(TN)和总磷(TP)呈重度污染状态.南小河底泥中的ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)、ω(Ni)和ω(Cd)分别是辽宁省土壤背景值的2.48、1.02、3.45、3.00和39.05倍,老背河的ω(Zn)、ω(Cu)和ω(Cd)分别是背景值的2.56、1.92和8.00倍,新穆河的ω(Zn)和ω(Cu)分别是背景值的1.40和1.10倍,总体上3条河流均存在重金属累积现象,累积严重程度为:南小河>老背河>新穆河,其中南小河和老背河Cd污染严重.应用PARAFAC共解析出5类DOM组分,分别为类色氨酸、酚类络合物、微生物代谢产物、类富里酸和类胡敏酸,其中类富里酸和类胡敏酸丰度较高;基于PCA分析,新穆河底泥污染的主控因子为TN、TP、类富里酸和类胡敏酸等,主要来源于农业面源污染和农村生活污水;南小河的主控因子为TP、Zn、Cu、As和类胡敏酸等,主要来源于工业废水和城市生活污水;老背河的主控因子为TN、TP、Zn、类富里酸和类胡敏酸等,主要来源于城市生活污水和建筑废弃物等.基于SEM分析,DOM、营养盐和pH对重金属影响的路径系数分别为0.52、0.36和0.11,表明DOM的影响最大、营养盐次之、pH最小.显然,类富里酸、类胡敏酸和TP是底泥重金属迁移转化的主要影响因素,这将为河流底泥重金属原位/异位修复提供基础支撑.

关键词：城市河流底泥重金属平行因子分析(PARAFAC) 主成分分析(PCA) 结构方程模型(SEM)

粤港澳大湾区温室气体和大气污染物协同控制现状分析

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环境工程技术学报 2023年第2期13卷 455-463页

作者：刘海艳于会彬王志刚中山大学环境科学与工程学院广东省环境污染控制与修复技术重点实验室中国环境科学研究院

区域联防联控能够实现温室气体和大气污染物协同减排,粤港澳大湾区已开展多项环境合作项目,具有较好的气候变化和大气污染协同控制基础,对区域层面温室气体和大气污染物协同控制现状进行研究,具有重要意义。以粤港澳大湾区11个市(区)200... 详细信息

区域联防联控能够实现温室气体和大气污染物协同减排,粤港澳大湾区已开展多项环境合作项目,具有较好的气候变化和大气污染协同控制基础,对区域层面温室气体和大气污染物协同控制现状进行研究,具有重要意义。以粤港澳大湾区11个市(区)2005—2020年的历史数据为基础,在全局熵值法的基础上选取4个一级指标(子系统)、20个二级指标构建了温室气体和大气污染物协同控制现状评价指标体系,并采用耦合协调度模型测算各指标之间的耦合度。结果表明:粤港澳大湾区温室气体和大气污染物协同控制综合评价得分总体呈上升趋势,其中生态环境水平指标得分相对滞后,影响了协同控制水平的提升;11个市(区)的协同控制水平得分均有不同程度的提高,但是一级指标间的得分差异较大;4个子系统之间的耦合度为高度耦合,耦合协调度均为较低协调水平,各子系统正处于协调发展阶段,相互之间的作用力还很小,上升发展空间较大。粤港澳三地不同的环境管理体系和环境治理诉求是制约粤港澳大湾区温室气体与大气污染物协同控制发展的主要原因。

关键词：温室气体大气污染物协同控制全局熵值法耦合协调度模型

黄土絮凝剂对沙湖水质净化及溶解性有机质的去除

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环境工程 2023年第5期41卷 140-146页

作者：彭雨瑶李攀武高晓波于会彬郭旭晶成都信息工程大学资源环境学院成都610225 中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心北京100012 宁夏环境科学研究院银川750001

采用沙湖黄土作为絮凝剂,以硅藻土为参照,探究沙湖黄土对沙湖中水质絮凝净化效果。同时采用同步荧光光谱结合导数荧光、平行因子分析和二维相关光谱分析沙湖黄土对沙湖溶解性有机物(DOM)的净化效果。结果表明:黄土对TN、TP、COD_(Mn)和C... 详细信息

采用沙湖黄土作为絮凝剂,以硅藻土为参照,探究沙湖黄土对沙湖中水质絮凝净化效果。同时采用同步荧光光谱结合导数荧光、平行因子分析和二维相关光谱分析沙湖黄土对沙湖溶解性有机物(DOM)的净化效果。结果表明:黄土对TN、TP、COD_(Mn)和Chl.a的最高去除效率分别为28.85%、51.52%、24.87%和42.86%。100目和200目沙湖黄土对TP和TN均具有较好的絮凝效果,而硅藻土仅TN的絮凝效果优于黄土。DOM的平行因子分析(PARAFAC)能够识别5个荧光组分,类蛋白荧光为主要的荧光组分。黄土絮凝剂对类蛋白荧光组分(C5)去除效果最高,为56.38%。二阶导数荧光能够识别出6个荧光峰,类蛋白、类富里酸和类腐植酸物质的去除率分别为48.54%、16.45%和1.43%。二维相关光谱分析结果表明,黄土絮凝剂对荧光有机物的去除次序为285 nm→336 nm→369 nm,类蛋白荧光物质能够优先被去除。因此,沙湖黄土可作为絮凝剂用于净化沙湖水质。

关键词：沙湖黄土絮凝水质溶解性有机质平行因子分析

脑心肌炎病毒HB10株感染性cDNA克隆的构建及其应用

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脑心肌炎病毒HB10株感染性cDNA克隆的构建及其应用

作者：于会彬中国农业科学院

学位级别：硕士

猪脑心肌炎病毒(Encephalomyocarditis virus,EMCV)宿主范围广,可以感染啮齿类动物、猪、大象和非灵长类动物等。有报道称人也可以被感染。EMCV是一个无囊膜的单股正链RNA病毒,属于小RNA病毒科,心病毒属。EMCV基因组全长约7.8 kb,含一... 详细信息

猪脑心肌炎病毒(Encephalomyocarditis virus,EMCV)宿主范围广,可以感染啮齿类动物、猪、大象和非灵长类动物等。有报道称人也可以被感染。EMCV是一个无囊膜的单股正链RNA病毒,属于小RNA病毒科,心病毒属。EMCV基因组全长约7.8 kb,含一个开放阅读框(open reading fragment,ORF),ORF的两边为5’和3’UTR(非翻译区)。5’UTR含有一个介导病毒多聚蛋白起始合成的内部核糖体介入位点(internal ribosome entry site,IRES)和一个poly(C)结构;3’UTR末端含有一个poly(A)尾巴。病毒的基因组编码一个多聚蛋白前体,在3C蛋白酶的参与下裂解为P1,P2,和P3,但是首次裂解发生在蛋白的复制的延伸过程,早于3C蛋白酶的形成,裂解点位于2A和2B蛋白之间,由NPG(P)基序介导。本研究旨在利用反向遗传操作技术建立EMCV-HB10株的c DNA感染性克隆。采用RT-PCR方法,一次性扩增出EMCV-HB10株全长基因组(包括5’和3’UTR)序列,并直接克隆到低拷贝载体p OK12中,构建含有全长EMCV HB10基因组的重组质粒(p EMCV-C9)。该重组质粒经酶切线性化,体外转录为RNA。将转录产物转染BHK-21细胞中进行拯救病毒。转染细胞36 h后,出现典型的细胞病变(cell pathogenic effect,CPE)。拯救病命名为r EMCV-C9并经RT-PCR扩增并全基因组测序鉴定。5’UTR序列比对显示,拯救病毒含有9 bp的poly(C),而亲本病毒的poly(C)结构为C7TCTC3TC10,长度为24 bp。该差别可以作为区别亲本病毒EMCV-HB10和拯救病毒r EMCV-C9的一个基因标志。除poly(C)的长度外其余序列均与亲本病毒一致。间接免疫荧光(Indirect immunofluorescence assay,IFA)和生长曲线试验结果显示,poly(C)长度减少不影响病毒的拯救,拯救病毒与亲本病毒具有相似的生长特性。动物感染试验结果显示,r EMCV-C9的LD50是2×104 TCID50,为亲本病毒EMCV-HB10的213倍,以上结果证明poly(C)的长度对病毒在BHK-21细胞上的生物学特性没有显著影响,但是缩短poly(C)降低了病毒对小鼠的致病力。重组拯救病毒r EMCV-C9得到了部分致弱。已有的研究表明,致弱的门戈病毒(Mengo virus)可以作为潜在的活病毒载体表达异源抗原。缩短poly(C)的EMCV感染性克隆平台的建立为研究新型基因工程疫苗提供了有力的工具。EMCV-HB10在BHK-21细胞上连续190次传代和蚀斑克隆(plaque clone assay),我们成功获得了一株克隆毒株,命名为EMCV-P190-C25。全病毒基因组测序表明,相对于亲本病毒EMCV-HB10,EMCV-P190-C25的2A蛋白缺失了127个氨基酸,还有一些氨基酸发生突变。随后我们将该病毒的部分基因克隆到p EMCV-C9骨架中,构建了一个重组病毒载体,命名为p C9-P190-?2A。在VP1和Δ2A的序列之间依次插入了一个起始裂解点,一个Flag标签和一个多克隆位点,并命名为p C9-P190-Flag-MCS-?2A。该重组质粒经Bam H I线性化后,体外转录的RNA对BHK-21具有感染性,获得的病毒命名为r C9-P190-Flag-MCS-?2A。动物试验结果表明,r C9-P190-Flag-MCS-?2A不引起小鼠死亡且无任何临床症状。为检测该病毒表达外源蛋白的能力,我们在p C9-P190-Flag-MCS-?2A的多克隆位点插入720 bp的e GFP基因并成功拯救出重组病毒,命名为r C9-P190-Flag-e GFP-?2A,该病毒在BHK-21细胞上连续传代,5代内仍然可以稳定表达e GFP外源蛋白,western blot检测表明,e GFP存在两种表达形式,一种为GFP单独表达,一种为e GFP-VP1融合表达。总结以上试验结果,我们成功构建了EMCV-HB10的全长感染性克隆平台,利用蚀斑克隆方法分离了一个2A蛋白缺失毒株,并在此基础上构建了一个无毒力的病毒载体,可以用于外源蛋白的表达和病毒感染的示踪。

关键词：脑心肌炎病毒病毒拯救重组病毒载体反向遗传技术

半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究——以岱海为例

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环境工程技术学报 2023年第1期13卷 188-196页

作者：赵茜宇于会彬杨芳王希欢冯冬霞张艺王毛兰廖海清鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学资源与环境学院中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心中国地质大学(北京)水资源与环境学院

为探究半干旱区湖泊湖滨带土壤养分与盐碱化特征,以典型盐化湖泊岱海为例,分析其湖滨带的草地、浅滩和盐碱地3种土地类型的土壤剖面4种养分[有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)]浓度、土壤钙(Ca^(2+))、镁(Mg^(2+))、交换... 详细信息

为探究半干旱区湖泊湖滨带土壤养分与盐碱化特征,以典型盐化湖泊岱海为例,分析其湖滨带的草地、浅滩和盐碱地3种土地类型的土壤剖面4种养分[有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)]浓度、土壤钙(Ca^(2+))、镁(Mg^(2+))、交换性钾(K^(+))、交换性钠(Na^(+))、碳酸根(CO_(3)^(2-))、重碳酸根(HCO3-)、氯(Cl^(-))和硫酸根(SO_(4)^(2-))离子浓度分布,结合主成分分析和冗余分析等统计学方法,研究湖滨带土壤盐碱化特征及其影响因素。结果表明:1)岱海湖滨带不同类型土壤剖面盐分空间分布差异明显,其中草地和浅滩呈明显盐分表聚现象,表层全盐量均值分别达1.99、15.27 g/kg,而盐碱地土壤10~20 cm全盐量最高(17.30 g/kg)。2)湖滨带土壤pH为8.24~8.86,在浅滩和盐碱地深层较高,而在草地的浅层较高。盐碱地与浅滩土壤均属于碱土,而草地表层土壤多属于中度碱化土,其碱化度沿深度方向降低。3种土地类型的主要盐碱化因子为Cl^(-)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Na^(+)、全盐量、HCO3-、pH、CO_(3)^(2-)。3)3种土地类型的4种养分浓度基本呈随土壤深度增加而减少的趋势,其中浅滩营养元素最丰富。根据冗余分析结果,3种土地类型中大部分离子间都具有很强的相关性,AP、Mg^(2+)与pH均具有负相关性,其他盐分与养分在不同土地类型中相关性差异较大。

关键词：碱化度有机质土壤养分湖滨带盐渍化土壤冗余分析

同步荧光结合主成分与二维相关研究盐碱性土溶解性有机质组成与结构特征

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 489-493页

作者：陈营营郑昭佩杨芳白杨于会彬山东师范大学地理与环境学院山东济南250014 中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心北京100012

为解决同步荧光光谱(SFS)荧光峰重叠而产生的应用局限性,应用同步荧光技术结合二维相关与主成分等方法,对重叠峰进行解析,研究土壤溶解性有机质(SDOM)组成与结构特征。选取河套灌区典型常见的芦苇、白杨、玉米、籽瓜等四种植被覆盖的土... 详细信息

为解决同步荧光光谱(SFS)荧光峰重叠而产生的应用局限性,应用同步荧光技术结合二维相关与主成分等方法,对重叠峰进行解析,研究土壤溶解性有机质(SDOM)组成与结构特征。选取河套灌区典型常见的芦苇、白杨、玉米、籽瓜等四种植被覆盖的土壤为研究对象,采集四个样点的土样,每个样点按0~20,20~40,40~60和60~80 cm等四层采集植被下土壤,共计16个土样,提取溶解性有机质,检测SFS。结果表明瓜地和玉米地SDOM荧光强度大于林地和芦苇地SDOM的荧光强度,瓜地SDOM荧光强度随着土层深度的增大而增大,而其他三种植被SDOM的荧光强度随着土壤深度的增大而减小,表明瓜地水浇过程中土层以淋溶作用为主,而其他土层以渗滤作用为主。应用主成分分析方法(PCA),识别出酪氨酸、色氨酸、微生物代谢产物、富里酸和胡敏酸等5种荧光组分,酪氨酸荧光峰出现了红移现象,表明瓜地土壤中的酪氨酸荧光强度明显高于其他三种植被土壤。基于二维相关光谱分析,芦苇土壤中的色氨酸与微生物代谢产物呈正相关变化趋势,光谱波段先后变化顺序为370 nm→337 nm→290 nm,表明组分变化顺序为富里酸→微生物代谢产物→色氨酸;玉米土壤中富里酸与胡敏酸呈正相关,波段变化顺序为318 nm→350 nm→420 nm→274 nm,表明组分变化顺序为微生物代谢产物→富里酸→胡敏酸→酪氨酸;林地土壤中酪氨酸、富里酸和胡敏酸呈正相关,波段变化顺序为270 nm→392 nm→426 nm→305 nm→337 nm,表明组分变化顺序为酪氨酸→富里酸→胡敏酸→色氨酸→微生物代谢产物;瓜地土壤中富里酸与胡敏酸呈正相关,而与酪氨酸呈负相关,波段变化顺序为410 nm→355 nm→334 nm→309 nm→275 nm,表明组分变化顺序为胡敏酸→富里酸→微生物代谢产物→色氨酸→酪氨酸。因此,运用SFS结合PCA与二维相关光谱分析SDOM的荧光光谱特征,识别荧光组分,揭示荧光组分的空间变化规律具有十分显著的效果。

关键词：同步荧光光谱二维相关碱性土壤主成分土壤溶解性有机质

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

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环境科学研究 2013年第7期26卷 728-735页

作者：杨楠于会彬宋永会郅二铨袁林江彭剑峰中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地北京100012 西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 北京师范大学水科学研究院北京100875

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析.结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(N... 详细信息

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析.结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH3-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高.N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水.间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似.NH3-N、NO2--N、NO3--N和PO43--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol(m2.d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源.表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH3-N)(R2=0.874,P=0.000 2)和ρ(PO43--P)(R2=0.704,P=0.000 5)均呈极显著相关,ρ(NO2--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.002 0),ρ(NO3--N)的相关性(R2=0.353,P=0.015 0)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH3-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO43--P形态向上覆水中扩散.

关键词：上覆水间隙水氮磷扩散通量空间分布

累积性发射光谱结合多元统计研究蘑菇湖水体DOM的特征

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光谱学与光谱分析 2019年第9期39卷 2873-2878页

作者：张广彩于会彬徐泽华韩美宋永会山东师范大学地理与环境学院山东济南250014 中国环境科学研究院北京100012

三维荧光光谱技术(3DEEM)因其方便迅速、灵敏度高等一系列优点,广泛应用于表征DOM。在实际应用中,3DEEM步骤较为繁琐,PARAFAC等方法相较于寻峰法虽然更加直观可靠,但是往往需要借助MATLAB等数学软件,因此该研究希望借助一种新的方法能... 详细信息

三维荧光光谱技术(3DEEM)因其方便迅速、灵敏度高等一系列优点,广泛应用于表征DOM。在实际应用中,3DEEM步骤较为繁琐,PARAFAC等方法相较于寻峰法虽然更加直观可靠,但是往往需要借助MATLAB等数学软件,因此该研究希望借助一种新的方法能够更加简便迅速地表征DOM。以蘑菇湖水体DOM为例,基于累积性发射光谱(AFEs),结合多元统计及二阶导数等方法,对DOM各类荧光组分及含量进行表征。利用主成分分析(PCA)对AFEs进行因子载荷分析,并确定荧光峰的类型及其含量的差异;通过二阶导数转换,得到二阶导数AFEs;通过对所有采样点二阶导数AFEs各荧光峰进行绝对面积积分,分析DOM中各组分的含量及变化;通过聚类分析,分析不同点位组分的差异性或相似性。研究表明,通过AFEs得到5类荧光峰,分别为类蛋白峰、类富里酸峰、陆源类腐殖酸峰以及腐殖酸峰。基于AFEs及其对荧光强度之和的分析,可以看出蘑菇湖水体中的DOM主要以不稳定、易被降解的、相对分子质量较小的类蛋白及富里酸为主,腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减。基于AFEs得分图,得到5类荧光峰,且荧光峰中类蛋白及类富里酸峰占主导;基于点位得分矩阵,可以说明各点位之间的荧光组分存在差异。二阶导数AFEs被分为5个荧光波段,DOM以相对质量较小的有机质为主,腐殖化程度、芳香度较小,空间差异上不显著。通过对荧光峰面积以及采样点进行聚类分析,荧光峰被分为3类,其中富里酸含量占比较大,且岸边采样点和位于湖心区域的采样点之间存在差异。综上研究显示,AFEs相对简单迅速,能够代替3DEEM对DOM进行表征。蘑菇湖水体DOM是以相对分子质量较小、不稳定、易被降解的类蛋白、类富里酸物质为主,总体上腐殖化程度及相对分子质量具有由滨湖区向深湖区递减的趋势,但空间上差异性较小。

关键词：溶解性有机质(DOM) 累积性发射光谱二阶导数光谱多元统计蘑菇湖

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鸡粪堆肥有机质转化的荧光定量化表征

光谱学与光谱分析 2010年第6期30卷 1555-1560页

作者：赵越何小松席北斗于会彬魏自民李鸣晓王威东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030 北京师范大学环境学院北京100875 中国环境科学研究院水环境系统工程研究室北京100012

采用荧光分析技术和数学分析方法,对不同阶段鸡粪堆肥样品提取出的水溶性有机物进行了特征荧光参数定量化表征。结果显示:随着堆肥的进行,类腐殖质荧光峰与类蛋白荧光峰荧光强度的比值I330/I280、465nm激发波长下发射光谱中470～640nm... 详细信息

采用荧光分析技术和数学分析方法,对不同阶段鸡粪堆肥样品提取出的水溶性有机物进行了特征荧光参数定量化表征。结果显示:随着堆肥的进行,类腐殖质荧光峰与类蛋白荧光峰荧光强度的比值I330/I280、465nm激发波长下发射光谱中470～640nm范围内荧光积分面积A470～640及240nm激发波长下发射光谱中后四分之一波段与前四分之一波段的荧光强度积分面积比A435～480nm/A300～345nm均不断增大,表明堆肥腐殖化程度加大。三维荧光光谱显示,随着堆肥的进行类蛋白峰强度不断降低,而类富里酸峰强度不断增大,至堆肥结束类蛋白荧光基本消失;紫外区与可见区类富里酸峰荧光强度的比值r(A,C)随着堆肥的进行总体呈明显下降趋势,但出现了较大波动。相关性分析显示,I330/I280,A470～640及A435～480nm/A300～345nm两两间显著相关,而r(A,C)受其他因素影响较大,与上述3个参数未达到显著相关水平。结果表明,I330/I280,A470～640及A435～480nm/A300～345nm均能有效表征堆肥腐殖化进程。

关键词：鸡粪堆肥水溶性有机物定量化表征