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畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制研究

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畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制研究

作者：柳亚宁内蒙古大学

学位级别：硕士

在规模化畜禽养殖粪水处理中,将粪水经多级氧化塘处理后还田施用是一种广泛采用的畜禽粪污资源化利用方式,此过程中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型的环境污染物会随粪水还田进入土壤环境,造成土壤抗性... 详细信息

在规模化畜禽养殖粪水处理中,将粪水经多级氧化塘处理后还田施用是一种广泛采用的畜禽粪污资源化利用方式,此过程中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型的环境污染物会随粪水还田进入土壤环境,造成土壤抗性风险的增加。本研究利用某规模化奶牛养殖场的三级氧化塘出水为液肥,设置0、10.3、21.5、43.1 t/亩共4种施用量,连续施用2个玉米种植周期。以高通量测序、荧光定量PCR及多元分析为手段,探究氧化塘粪水不同施用量对土壤中ARGs和MGEs的赋存特征、微生物群落结构变化及土壤理化性质的影响,分析影响ARGs丰度变化的主要影响因子及驱动机制。研究发现:(1)奶牛场粪水施用量为43.1 t/亩时,ARGs和MGEs总相对丰度均较高,分别为0.310、0.874 copies/16S r RNA copies,背景土壤中ARGs的总相对丰度较低(0.033 copies/16S r RNA copies),随着粪水施用量增加,处理组中ARGs总相对丰度显著上升,MGEs总相对丰度也呈现上升趋势。在各组MGEs中,int I2的相对丰度均较高,Tn916/1545较低,各组中的MGEs总相对丰度均高于ARGs。不同施用量下ARGs总相对丰度差异显著(P粪水的不同施用量对微生物群落结构的影响显著。21.5 t/亩处理条件下,土壤细菌和真菌的Chao1和Shannon指数较高,物种多样性较好,Actinobacteria、Proteobacteria和Chloroflexi是细菌群落中的主要门类,施用量43.1 t/亩时,Proteobacteria替代Actinobacteria成为细菌群落中相对丰度较高的门,Ascomycota、Basidiomycota是土壤中的主要真菌门类,粪水的施用能够促进多数微生物菌属的丰度提高。(3)宿主菌网图分析显示,ARGs及MGEs在不同处理条件下对应的潜在宿主菌种类也不相同,不同处理中,ARGs和MGEs可能在不同的宿主菌中转移,潜在宿主微生物的丰度变化能够引起对应的ARGs/MGEs丰度改变。ARGs和MGEs中erm B与erm F对应的潜在宿主细菌种类较多,分别是10和9个,sul2、erm F、tet C、int I1、int I2对应的潜在宿主真菌种类较多(各10个),细菌较真菌更易成为潜在宿主。(4)冗余分析表明,土壤有效氮、含水率对潜在宿主细菌属的丰度变化解释率较高(解释率10.7%、10.0%,P<0.01)。方差分解分析表明微生物群落结构、MGEs和土壤环境三者的协同相互作用在塑造土壤中的ARGs相对丰度方面起着主导作用,解释率达46.4%,单因子中微生物群落解释率较高(20.9%),其次是MGEs(16.0%)和土壤理化(8.9%),土壤理化指标可通过改变微生物群落结构来间接影响ARGs丰度,微生物群落也能利用MGEs来间接作用于ARGs。

关键词：畜禽粪水还田施用量抗生素抗性基因微生物群落

低碳氮比畜禽粪水厌氧消化液短程硝化脱氮试验研究

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农业环境科学学报 2016年第10期35卷 2005-2010页

作者：何清明李廷友韦平和泰州学院江苏泰州225300 重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045

针对畜禽粪水厌氧消化液存在低C/N、后续可生化性差等问题,提出利用短程硝化反硝化技术处理高氨氮畜禽粪水厌氧消化液。结果表明:在(29±1)℃条件下,通过调节曝气量控制DO在0.6~0.9 mg·L^(-1)之间,接种厌氧氨氧化颗粒污泥可快速实现短... 详细信息

针对畜禽粪水厌氧消化液存在低C/N、后续可生化性差等问题,提出利用短程硝化反硝化技术处理高氨氮畜禽粪水厌氧消化液。结果表明:在(29±1)℃条件下,通过调节曝气量控制DO在0.6~0.9 mg·L^(-1)之间,接种厌氧氨氧化颗粒污泥可快速实现短程硝化反硝化;之后在恒定曝气量下使反应器内DO为0.1~2.88 mg·L^(-1)时,在处理高氨氮粪水过程中,通过对比四组不同pH和游离氨(FA)发现,当pH=8、FA=18 mg·L^(-1)左右时更利于亚硝化菌的优势竞争并可长期稳定实现短程硝化反硝化;应用MPN法测得氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)数量之比为600∶1。SBR反应器稳定运行期间COD负荷和氨氮负荷分别为2.0~3.5 kg·m^(-3)·d^(-1)和0.6~0.8 kg·m^(-3)·d^(-1),COD去除率为63%~71%,NH^+_4-N去除率在94.9%以上,NO-2-N积累率(NAR)达到94.25%以上。

关键词：脱氮亚硝酸盐畜禽粪水硝化-反硝化

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膜耦合工艺与光催化技术处理畜禽粪水的研究

膜耦合工艺与光催化技术处理畜禽粪水的研究

作者：罗柒西南科技大学

学位级别：硕士

随着养殖规模扩大,产生了成分复杂、体量巨大的畜禽粪水。畜禽粪水中除了COD、SS、TN、NH-N、TP等传统污染物外,还新增了抗生素、重金属(Cu、Zn)等毒性强、危害大的污染物。因此,研发一套绿色环保、经济高效的畜禽粪水处理新工艺,其中... 详细信息

随着养殖规模扩大,产生了成分复杂、体量巨大的畜禽粪水。畜禽粪水中除了COD、SS、TN、NH-N、TP等传统污染物外,还新增了抗生素、重金属(Cu、Zn)等毒性强、危害大的污染物。因此,研发一套绿色环保、经济高效的畜禽粪水处理新工艺,其中重点处理抗生素、Cu、Zn等问题,以适应畜禽粪水日益严格的排放要求。(1)以桃木为原料,采用微波加热炭化和KCO活化制备出改性桃木基生物质活性炭(PAC)。通过超声辅助共沉淀法得到复合光催化剂(ZnS@PAC),经响应面法(RSM)优化,确定ZnS@PAC最佳制备条件为微波功率800 W、活化时间3 h、ZnS用量0.5 mol/L,并通过SEM、XRD、EDS、PL和DRS对ZnS@PAC进行分析表征。将80 mg ZnS@PAC添加到50 mL恩诺沙星(ENR)溶液(10 mg/mL)中,在氙灯光源下照射45 min降解率为97.35%。RSM预测值(97.81%)与实际测量值相比较,得出标准偏差为0.325%。ZnS@PAC光催化降解过程符合准一级动力学方程,其反应速率常数为0.021min。(2)格栅池、初沉池、调节池、絮凝沉淀池、砂滤池作为预处理工艺,最佳运行条件为:初沉池停留时间为4 h;聚合氯化铝为絮凝沉淀剂,用量为5 g/L;砂滤池过滤速度为30 L/h,预处理工艺运行时间为45 min。出水SS浓度为50 mg/L,去除率约为85.71%;EC浓度为10.4 ms/cm,去除率约为-9.47%;COD浓度为2802 mg/L,去除率约为14.36%;NH-N浓度为541.49 mg/L,去除率约为9.09%;TP浓度为71.09 mg/L,去除率约为8.87%;TN浓度为387.39 mg/L,去除率约为18.54%;Cu浓度为5.10 mg/L,去除率约为-4.29%;Zn浓度为20.81 mg/L,去除率约为-4.36%。(3)畜禽粪水经膜耦合工艺处理后,透过液中COD浓度为329 mg/L,去除率约为88.08%;TN浓度为66.40 mg/L,去除率约为82.70%;NH-N浓度为77.58 mg/L,去除率约为84.77%;COD、TN、NH-N均达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中的有关要求。pH、Cu、Zn、SS均达到(GB18596-)《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征订稿)中的有关要求,其中透过液Cu浓度为0.35 mg/L,去除率约为93.53%;Zn的浓度为1.70 mg/L,去除率约为89.67%;SS浓度为0.6 mg/L,去除率约为98.80%。膜耦合工艺脱盐率约为88.75%,浓缩比约为1:3.49,处理成本约为3.00元/吨。

关键词：畜禽粪水膜耦合光催化抗生素重金属

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畜禽粪水蔬菜渗灌施肥技术

上海农业学报 1994年第A期10卷 61-66页

作者：杨金楼朱济成计中孚上海市农业科学院环境科学研究所

畜禽粪水已成为上海市郊的主要污染源。利用畜禽粪水与沼液作蔬菜地下渗灌施肥，有灌溉、施肥、污水处理、防止土壤次生盐渍化、不占地、节肥省本、生产洁净蔬菜等综合功能。研究了畜禽粪水与沼液蔬菜渗灌施肥的基本条件（ＣＯＤｃｒ＜... 详细信息

畜禽粪水已成为上海市郊的主要污染源。利用畜禽粪水与沼液作蔬菜地下渗灌施肥，有灌溉、施肥、污水处理、防止土壤次生盐渍化、不占地、节肥省本、生产洁净蔬菜等综合功能。研究了畜禽粪水与沼液蔬菜渗灌施肥的基本条件（ＣＯＤｃｒ＜２０００ｍｇ／Ｌ）、管材管径（ＤＮ５５ｍｍ）、间距（２ｍ左右）、深度（０．４０ｍ）、滤材（砻糠）及厚度（０．０５ｍ）、有压渗灌等成套应用技术，渗灌增产２０．９±７．３％，增收１９６５６．０±９９６元人民币／ｈｍ２·ａ，土壤自净去除率ＣＯＤｃｒ为８８．０±５．０％，排放水ＣＯＤｃｒ为１３０．５±６５．８ｍｇ／Ｌ，对地面水、地下水基本无影响。故经济、环境、社会、生态效益俱优。

关键词：畜禽粪水沼液渗灌蔬菜施肥

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畜禽粪水治理技术现状的探讨

河北建筑工程学院学报 2007年第2期25卷 46-47,50页

作者：李明明代学民董惠芳 92676部队河北建筑工程学院

主要论述了高浓度畜禽粪水的特点和国内外处理技术现状,并分析了存在的问题,为更好的研究畜禽粪水治理技术提供帮助.

关键词：畜禽粪水治理现状

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畜禽粪水蔬菜渗灌施肥技术

北京农业 1994年第6期 8-9页

作者：丁友珍上海市农科院科研处

畜禽粪水蔬菜渗灌施肥技术畜禽粪水污染已成为上海市及各大中城市的严重环境污染问题之一，但畜禽粪水又是含多种植物营养元素的液肥资源，如何除害兴利是亟待解决的重大课题。上海市农科院土壤肥料研究所采用农田渗灌、土壤自然净化处... 详细信息

畜禽粪水蔬菜渗灌施肥技术畜禽粪水污染已成为上海市及各大中城市的严重环境污染问题之一，但畜禽粪水又是含多种植物营养元素的液肥资源，如何除害兴利是亟待解决的重大课题。上海市农科院土壤肥料研究所采用农田渗灌、土壤自然净化处理等措施来处理畜禽粪水，以达到净化...

关键词：畜禽粪水渗灌施肥技术蔬菜园艺作物

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大中型养殖场畜禽粪水厌氧处理技术

河南农业 2000年第11期 30-30页

作者：刘文生

厌氧发酵技术在畜禽养殖粪水处理与资源化中的利用

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猪业科学 2017年第5期34卷 92-94页

作者：李晨艳乔玮邵蕾孔凡克罗星董仁杰中国农业大学工学院(生物质工程中心) 北京100083 国家能源生物燃气高效制备及综合利用技术研发(实验)中心(中国农大) 北京100083 中国农业大学烟台研究院山东烟台264670

畜禽养殖的集约化发展在给人们提供丰富的畜禽产品的同时,由于畜禽动物的集中饲养,粪尿大量排放,给环境带来了严峻的挑战,厌氧发酵技术是处理此废弃物且符合可持续发展的有效技术之一。文内介绍了两种养殖粪水厌氧发酵的反应器,并分析... 详细信息

畜禽养殖的集约化发展在给人们提供丰富的畜禽产品的同时,由于畜禽动物的集中饲养,粪尿大量排放,给环境带来了严峻的挑战,厌氧发酵技术是处理此废弃物且符合可持续发展的有效技术之一。文内介绍了两种养殖粪水厌氧发酵的反应器,并分析了每种反应器的工艺要求和适用范围,为规模化养殖场选择不同的粪水厌氧发酵反应器提供了选择。

关键词：厌氧发酵畜禽粪水资源化利用

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中药材桔梗的栽培技术

乡镇论坛 1994年第12期 30-30页

作者：何家慧

中药材桔梗的栽培技术桔梗为桔梗科多年生草本约用植物，根部肉质块根为药用部分。主治外感咳嗽、咳痰不爽、支气管炎等症。栽植桔梗应选向阳、土层深厚、排水良好的砂质土壤。一般以直播为好。春播于４月，播种前打畦，畦宽１３０厘米... 详细信息

中药材桔梗的栽培技术桔梗为桔梗科多年生草本约用植物，根部肉质块根为药用部分。主治外感咳嗽、咳痰不爽、支气管炎等症。栽植桔梗应选向阳、土层深厚、排水良好的砂质土壤。一般以直播为好。春播于４月，播种前打畦，畦宽１３０厘米、畦高２０厘米。播种时以开沟条播为...

关键词：栽培技术中药材桔梗科外感咳嗽畜禽粪水支气管炎除去须根开沟条播药用部分多年生草