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红霉素对蔬菜萌发的胁迫效应及土壤环境风险表征

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农业环境科学学报 2024年

作者：石礼虎田书磊吴宗儒周睫雅吴骞王嵯周秀艳吴昊中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室东北大学资源与土木工程学院东北大学秦皇岛分校资源与材料学院

为健全红霉素的陆生生物毒性数据并对红霉素在土壤环境中的风险进行表征；本研究选用生菜、油菜、油麦菜和白菜为试供蔬菜进行了红霉素浓度梯度下的水培试验和盆栽实验，探究了红霉素对蔬菜种子萌发的胁迫效应和机制，通过ECOTOX数据库... 详细信息

为健全红霉素的陆生生物毒性数据并对红霉素在土壤环境中的风险进行表征；本研究选用生菜、油菜、油麦菜和白菜为试供蔬菜进行了红霉素浓度梯度下的水培试验和盆栽实验，探究了红霉素对蔬菜种子萌发的胁迫效应和机制，通过ECOTOX数据库搜集相关数据，得出红霉素在淡水环境和土壤环境中的预测无效应浓度(Predicted No Effect Concentration，PNEC)，并根据盆栽实验结果对红霉素进入土壤后的环境风险进行了表征。结果表明：在红霉素胁迫下，试供4种蔬菜种子的发芽率无明显影响，根长均显著受到抑制；红霉素胁迫抑制了蔬菜种子的相对吸水量，促进了膜渗透性和幼苗体内的过氧化氢酶活性；试供4种蔬菜对红霉素的敏感程度为油菜＞生菜＞油麦菜＞白菜，半抑制浓度分别为29.387、64.075、69.255 mg·L-1和127.681 mg·L-1，红霉素在淡水和土壤中的PNEC分别为0.2 μg·L-1和0.11 mg·kg-1，当盆栽土壤中的红霉素含量超过250 mg·kg-1时土壤环境风险较高。研究表明，根长可作为红霉素的毒性敏感指标，油菜可作为红霉素毒性指示作物，红霉素影响蔬菜种子萌发的主要机制为渗透胁迫，红霉素菌渣肥料化产物进入土壤环境中的最高红霉素浓度应控制在250 mg·kg-1以内。

关键词：红霉素蔬菜胁迫效应影响机制风险表征

焚烧飞灰水热合成托贝莫来石过程中重金属的固化特性

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 164-173页

作者：李潇鼎田书磊吴宗儒吴骞王嵯周睫雅周秀艳吴昊东北大学资源与土木工程学院环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院东北大学秦皇岛分校资源与材料学院

城市生活垃圾焚烧飞灰的环境安全利用处置已成为当前环境管理部门和行业部门亟待解决的问题。为降低焚烧飞灰中重金属对环境的潜在风险,以水洗飞灰为原料水热合成托贝莫来石,探讨Ca与(Si+Al)的摩尔比[以Ca/(Si+Al)表示]对水热产物的晶... 详细信息

城市生活垃圾焚烧飞灰的环境安全利用处置已成为当前环境管理部门和行业部门亟待解决的问题。为降低焚烧飞灰中重金属对环境的潜在风险,以水洗飞灰为原料水热合成托贝莫来石,探讨Ca与(Si+Al)的摩尔比[以Ca/(Si+Al)表示]对水热产物的晶相组成、微观形貌和表面官能团的影响,研究水热过程中重金属(Hg、Ni、Pb、Zn和Cr)的浸出浓度、浸出率、液相迁移率、形态分布和环境风险的变化。结果表明:Ca/(Si+Al)对水热产物的类型具有重要影响,Ca/(Si+Al)的增加有利于抑制沸石类结构的生成,促进托贝莫来石的形成。随着托贝莫来石的形成,水热产物中5种重金属的毒性浸出浓度和浸出率逐渐降低,相较于水洗飞灰,在最佳比例为1.10的条件下水热产物中重金属的浸出浓度分别下降99.5%、99.0%、99.4%、88.9%和63.7%,浸出率低至0.25%、0.08%、0.01%、0.01%和2.73%,同时重金属向液相的迁移率仅为1.41%、4.28%、0.29%、0.05%和0%,表明大部分重金属均稳定地存在于固相产物中,而不是迁移至水热液中。这归因于托贝莫来石的形成增加了5种重金属残渣态的占比,降低了重金属的迁移性。风险评价指数(risk assesssment code,RAC)结果显示,最佳比例条件下水热产物中5种重金属的RAC均低于10%,达到环境低风险水平。综上,水热合成托贝莫来石是一种稳定焚烧飞灰中重金属很有前景的方法,为富含重金属的危险废物的安全处置和回收利用提供了一种可行的替代方案。

关键词：垃圾焚烧飞灰托贝莫来石无害化水热处理浸出毒性

纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程中氯盐溶出及重金属的迁移特性

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环境科学研究 2022年第8期35卷 1958-1965页

作者：王庆旭李松吴昊黄楠楠周睫雅孟棒棒张兰河田书磊东北电力大学化学工程学院吉林吉林132012 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为解决生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰协同处置中淋滤条件对氯盐和重金属溶出效果的问题,采用北京市某生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液在不同液固比和酸碱条件下淋滤北京市某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,探讨氯离子溶出及... 详细信息

为解决生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰协同处置中淋滤条件对氯盐和重金属溶出效果的问题,采用北京市某生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液在不同液固比和酸碱条件下淋滤北京市某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,探讨氯离子溶出及重金属的迁移特性.结果表明:在液固比为12∶1、8∶1和4∶1条件下,焚烧飞灰中氯离子的总溶出率分别为81%、76%和61%,液固比越大,导致填料高度越低,氯离子溶出越充分;在液固比为4∶1条件下,纳滤膜浓缩液pH分别为3.20和10.70时,氯离子可与含氧阴离子竞争吸附位置,导致氯离子的总溶出率较未调节pH时大幅提升,增幅分别为81%和83%;不同液固比和酸碱条件下,采用XRD对淋滤灰渣分析发现,淋滤灰渣中均未检测到NaCl和KCl的矿物相.改变纳滤膜浓缩液的pH为3.20和10.70后,淋滤灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd和Hg的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)和《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)标准限值要求.研究显示,纳滤膜浓缩液淋滤飞灰可脱除焚烧飞灰中的氯盐及部分重金属,淋滤灰渣经热处理后可焚毁截留纳滤膜浓缩液的有机物,热处理后灰渣有望实现安全资源利用.

关键词：纳滤膜浓缩液焚烧飞灰重金属淋滤

β-内酰胺类菌渣肥对生菜根际土壤细菌及抗性基因的影响

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环境科学研究 2023年第4期36卷 773-782页

作者：石礼虎吴昊田书磊周睫雅吴宗儒李潇鼎吴骞周秀艳中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

β-内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集... 详细信息

β-内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集等问题,该研究选用经水热干燥喷雾(HT+SD)处理后的头孢菌渣和板框压滤(MD)处理后的青霉素菌渣为研究对象,以空白组、化肥处理组为对照,各施肥处理均采用高施用量(1%)和低施用量(0.5%)两种肥料投加量进行盆栽试验.通过16S rRNA及HT-qPCR方法研究了菌渣肥对生菜根际土壤细菌多样性、物种组成、ARGs以及MGEs(可移动遗传元件)的影响.结果表明:在经过无害化处理后的菌渣中,残留抗生素远低于HPLC-MS检出限(0.05),但两种菌渣的施用都没有改变土壤细菌的抗性机制;ARGs的变化与外源性DNA的引入以及土壤特征菌相关,其中假单胞菌属与mexE、ttgA和ttgB三种ARGs均表现出极强的相关性(相关系数分别为0.93、0.90、0.84).研究显示,经HT+SD和MD技术处理后的抗生素菌渣可以资源化为安全有效的农业替代肥.

关键词：抗生素菌渣有机肥细菌抗生素抗性基因可移动遗传原件

头孢菌素菌渣肥料化利用对土壤-植物系统的影响研究

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头孢菌素菌渣肥料化利用对土壤-植物系统的影响研究

作者：周睫雅河北科技大学

学位级别：硕士

抗生素发酵菌渣是微生物制药企业经过发酵,提取抗生素活性成分后产生的半固体废弃物。目前我国年排放湿菌渣量超过1000万吨,其含水率高达90%,极易变质发臭,如果不能及时进行有效处置,将会造成环境污染,加剧细菌的耐药性,危害人体健康。... 详细信息

抗生素发酵菌渣是微生物制药企业经过发酵,提取抗生素活性成分后产生的半固体废弃物。目前我国年排放湿菌渣量超过1000万吨,其含水率高达90%,极易变质发臭,如果不能及时进行有效处置,将会造成环境污染,加剧细菌的耐药性,危害人体健康。头孢菌素是我国市场占有率较高的大宗抗生素,其菌渣产生量占比较高,因此解决其环境问题迫在眉睫。本研究以头孢菌素残留物为对象,因其富含有机质及其他营养物质,其残留的抗生素在环境中具有不稳定,易分解的特点,考察其对农田土壤环境造成的影响,对头孢菌素菌渣综合利用的环境风险进行综合评价,旨在为我国头孢菌素资源化导向的利用提供安全性的理论。1)为了研究水热预处理喷雾干燥(HT+SD)技术处理抗生素发酵残渣的可行性,对HT+SD技术处理前后的头孢菌素菌渣进行理化性质检测。检测结果表明含水率、p H、重金属、有机物和总养分含量,均达到《有机肥料》(NY 525-2012)中的限值。说明HT+SD技术处理头孢菌素菌渣制成有机肥基料具有良好前景。2)按照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准GB 15618-2018》,大田土壤中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg等8种重金属均未超出限值,表明大田土壤重金属污染风险低。不同的施肥处理对土壤细菌群落结构有一定影响,但是相比于不同的施肥处理,不同的作物种类对土壤细菌群落结构影响更为明显。土壤抗性基因总相对丰度的分析结果表明,大豆土壤中施用头孢菌素菌渣对抗性基因总相对丰度和主要抗性基因的类型影响较小,与对照或发酵鸡粪相比没有显著性差异(P>0.05);在玉米土壤中,施用头孢菌素菌渣土壤中抗性基因总相对丰度显著增加。3)头孢菌素菌渣肥土地利用的生态风险评价表明,在头孢菌素菌渣肥的施用过程中,头孢菌素已经完全降解,对陆地生态系统基本无害。施用头孢菌素菌渣肥的水生生态风险特征值远小于0.1,表示生态风险水平较低。

关键词：抗生素菌渣 HT+SD技术无害化资源化头孢菌素菌渣肥

焚烧飞灰在纳滤膜浓缩液淋滤及后续热处理中Pb的迁移转化

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环境化学 2023年第8期42卷 2688-2695页

作者：王庆旭田书磊张兰河王野黄楠楠周睫雅吴昊中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 北京京城环保股份有限公司北京100027 东北电力大学化学工程学院吉林132012 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院秦皇岛066004

探究了纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程及淋滤灰渣在400-1000℃热处理过程中Pb的迁移转化特性.结果表明,淋滤过程中飞灰中大部分氯盐被溶出,有新的矿物相Pb_(2)(SO_(4))O出现.后续的热处理中,在400-1000℃过程中Pb_(2)(SO_(4))O分解成PbSO... 详细信息

探究了纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程及淋滤灰渣在400-1000℃热处理过程中Pb的迁移转化特性.结果表明,淋滤过程中飞灰中大部分氯盐被溶出,有新的矿物相Pb_(2)(SO_(4))O出现.后续的热处理中,在400-1000℃过程中Pb_(2)(SO_(4))O分解成PbSO_(4),然后同Pb的磷酸盐稳定存在于灰渣中,碱式碳酸盐在400℃下完全分解.当温度达到800℃以上,PbSiO_(3)含量随着温度升高逐渐降低,生成了Ca_(2)PbO_(4)且生成量随着温度的升高而逐渐增大.

关键词：垃圾焚烧飞灰纳滤膜浓缩液铅热处理吉布斯自由能

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菌渣中青霉素对蔬菜种子萌发的生态毒性效应

环境科学研究 2020年第7期33卷 1721-1728页

作者：马双许继飞刘宏博吴昊崔思嘉周睫雅王旭明田书磊内蒙古大学生态与环境学院环境污染控制与废物资源化自治区重点实验室内蒙古呼和浩特010021 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012 东北电力大学化学工程学院吉林吉林132012 河北科技大学环境科学与工程学院河北石家庄050080 北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心北京100097

为推动青霉素菌渣环境安全利用技术规范的建立,以油麦菜、油菜、白菜和生菜4种蔬菜为研究对象,以种子发芽率、幼苗鲜质量、芽长和根长为毒性敏感指标,研究了不同处理组〔ρ(PG)分别为10、100、200、400、800、1200、1600、2000、2400、3... 详细信息

为推动青霉素菌渣环境安全利用技术规范的建立,以油麦菜、油菜、白菜和生菜4种蔬菜为研究对象,以种子发芽率、幼苗鲜质量、芽长和根长为毒性敏感指标,研究了不同处理组〔ρ(PG)分别为10、100、200、400、800、1200、1600、2000、2400、3200和4000 mg L〕和对照组的青霉素(Penicillin,简称“PG”)对4种蔬菜种子萌发的生态毒性响应关系.结果表明:①与对照组相比,各处理组4种蔬菜种子发芽率之间均无显著性差异(P>0.05);当ρ(PG)≥1200 mg L时,油菜种子的芽长增长率在60%左右,且与对照组相比具有显著差异(P油麦菜>生菜>白菜(P<0.05).研究显示,与油麦菜、白菜和生菜相比,油菜更适合作为PG的生态毒性指示植物.

关键词：青霉素种子萌发根长生态毒性剂量-效应关系

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头孢菌素C对蔬菜种子萌发的毒理效应

农业环境科学学报 2020年第10期39卷 2429-2436页

作者：周睫雅任爱玲刘宏博吴昊马双崔思嘉王旭明田书磊河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050080 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012 内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 东北电力大学化学工程学院吉林吉林132012 北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心北京100097

为探究头孢菌素菌渣无害化处置与肥料化利用过程中残留的头孢菌素C对蔬菜生长的毒理效应,通过恒温保湿培养法,采用生菜(Lactuca sativa Linn.***.ramosa Hort.)、油麦菜(Lactuca sativa var.longifoliaf.Lam)、白菜(Brassica pekinensis(Lour.)Rupr.)及油菜(Brassica campestris L.)4种蔬菜种子为研究对象,以种子发芽率、幼苗的鲜质量、胚轴长、胚根长为毒性敏感指标,研究了7种浓度头孢菌素C溶液胁迫下4种蔬菜毒性的剂量-效应关系,比较了不同蔬菜在头孢菌素C毒害下的生态毒性差异和相对敏感的指标。结果表明:头孢菌素C溶液对4种蔬菜种子毒性敏感指标的影响程度依次为胚根>鲜质量>胚轴>发芽率;头孢菌素C溶液浓度与4种蔬菜胚根生长率呈显著的线性关系(P油麦菜>白菜>生菜,其中油菜IC50值为1538.36 mg·L^-1。研究表明,与油麦菜、白菜和生菜相比,油菜更适合作为后续实验的生态毒性指示植物。

关键词：头孢菌素C 生态毒性发芽率胚根长

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桂花青脆李复合香型果酒的酿造工艺优化

食品工业科技 2024年第2期45卷 126-135页

作者：陈君蕊苏良敏成欣周睫姝罗婧云陈安均四川农业大学食品学院四川雅安625000

以新鲜青脆李汁和干桂花为原料,探究不同发酵条件(发酵温度、桂花添加量、加花时间)对桂花青脆李复合香型果酒品质的影响,以挥发性风味物质和感官为主要指标,通过单因素实验和正交试验得到最佳酿造工艺。采用顶空固相微萃取(solid-phase... 详细信息

以新鲜青脆李汁和干桂花为原料,探究不同发酵条件(发酵温度、桂花添加量、加花时间)对桂花青脆李复合香型果酒品质的影响,以挥发性风味物质和感官为主要指标,通过单因素实验和正交试验得到最佳酿造工艺。采用顶空固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)结合气相色谱/质谱联用法(gas chromatographymass spectrometry,GC-MS)对不同发酵方式的桂花青脆李酒的挥发性香气成分进行测定,结合香气阈值确定不同挥发性成分的气味活度值(odor activity value,OAV),以OAV评判香气贡献大小;通过排序法对酒样进行感官评价,利用Kramer检验法对排序结果进行统计分析。结果表明,以样品的香气贡献度结合感官评价结果确定最佳工艺参数为:发酵温度18℃,添加量0.5 g/100 mL,发酵第0 d加花,在此条件下得到的桂花青脆李酒气味活度值的总和最高(47470.04μg/L),感官排序的秩次和最小(39)即感官结果最优。本研究结果为提高青脆李酒产品品质提供了新的理论依据。

关键词：青脆李桂花香气物质气味活度值(OAV) 感官排序