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工业集聚区土壤和农作物重金属赋存特征解析

中国农业科技导报 2024年第8期26卷 163-171页

作者：赵培强崔永峰徐亚李明丽甘肃省生态环境科学设计研究院甘肃省工业废弃物循环与调控重点实验室兰州730070 武威市生态环境监测中心甘肃武威733000 中国环境科学研究院北京100012

为系统研究工业集聚区土壤和农作物重金属污染,对工业集聚区不同方位、不同距离的土壤和小麦重金属含量进行测定,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法(Nemerocompositepollutionindex,NPI)及生物富集系数法进行分析。结果表明,... 详细信息

为系统研究工业集聚区土壤和农作物重金属污染,对工业集聚区不同方位、不同距离的土壤和小麦重金属含量进行测定,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法(Nemerocompositepollutionindex,NPI)及生物富集系数法进行分析。结果表明,工业集聚区内土壤和小麦重金属污染严重(NPI>2),工业集聚区外至5km范围内,除汞(Hg)、铅(Pb)和锌(Zn)污染较轻,其他重金属污染相对较严重(NPI>1),工业集聚区5km范围之外土壤和小麦重金属污染相对小(NPI研究结果,建议工业集聚区内不宜种植农作物(小麦),工业集聚区外至5km范围内种植的小麦只可食用籽粒,工业集聚区5km范围之外可安全开展农作物(小麦)生产。

关键词：工业集聚区重金属污染土壤污染农作物

畜禽粪污抗生素对土壤生物学效应的Meta分析

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农业环境科学学报 2021年第5期40卷 1043-1050页

作者：曾悦黄红英吴华山南京师范大学环境学院南京210042 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210014

为研究养殖粪污抗生素土壤残留风险,从数据库文献检索获得国内外近10年来发表的相关论文,通过统计分析论文的结果,以获得现有相关研究的主要结论和主要趋势。利用关键词检索获得相关论文,通过Meta分析(Meta-analysis)的方法分析论文中... 详细信息

为研究养殖粪污抗生素土壤残留风险,从数据库文献检索获得国内外近10年来发表的相关论文,通过统计分析论文的结果,以获得现有相关研究的主要结论和主要趋势。利用关键词检索获得相关论文,通过Meta分析(Meta-analysis)的方法分析论文中关于氟喹诺酮类、四环素类和磺胺类这3类抗生素在土壤中残留的影响因素及对土壤微生物多样性的影响。结果表明:抗生素进入土壤后前7 d降解速率较快,之后会逐渐趋于平缓,第30 d时氟喹诺酮类、四环素类、磺胺类抗生素的最终降解率分别为77%、85%、91%。土壤类型、pH能显著影响抗生素的降解率,弱酸性土壤更有利于抗生素降解。3种抗生素在土壤中浓度大于10 mg·kg^(-1)时会抑制土壤微生物多样性,影响能力为氟喹诺酮>磺胺类>四环素类。土壤中抗生素能够自然降解,30 d内降解能力表现为磺胺类>四环素类>氟喹诺酮类,土壤pH越低,降解效果越好;抗生素对土壤微生物多样性存在显著影响,抗生素浓度越大抑制越明显;土壤pH在4.3~9.4的范围内时,pH越高抗生素对土壤微生物多样性的影响越强。

关键词：畜禽粪污抗生素土壤 Meta分析

耐高盐枯草芽孢杆菌XP合成球形纳米硒及其抑制草莓病原真菌生物活性

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生物工程学报 2021年第8期37卷 2825-2835页

作者：朱燕云孔祥平吴娥娇朱宁梁栋娄梦函周朱梦靳红梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 农业农村部种养结合重点实验室江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095 江苏省农业科学院果树研究所江苏南京210014

生物方法合成纳米材料具有低能耗、高安全性以及环境友好等优良特点,因而备受人们关注。利用细菌将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒,不仅可以降低硒毒性,而且还能获得价值更高的生物纳米材料。文中选用可耐受高盐环境胁迫的枯草芽孢杆菌亚... 详细信息

生物方法合成纳米材料具有低能耗、高安全性以及环境友好等优良特点,因而备受人们关注。利用细菌将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒,不仅可以降低硒毒性,而且还能获得价值更高的生物纳米材料。文中选用可耐受高盐环境胁迫的枯草芽孢杆菌亚种Bacillus subtilis subspecies stercoris strain XP构建生物模型,分别以LB液体培养基和亚硒酸钠为介质和底物(电子受体),解析菌株XP合成纳米硒的基本规律。通过扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察、X射线能谱分析(X-ray energy dispersive spectral analysis,EDAX)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、傅里叶红外变换光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术对合成的纳米硒进行物理化学表征分析,同时选用草莓枯萎、红叶、紫斑病病原真菌对其抗菌活性进行分析。结果表明,菌株XP介导合成的单质硒为球形纳米颗粒(Selenium nanoparticles,Se NPs),其生成量与反应时间呈正相关(0-48 h),且细胞形态未发生褶皱或破损等变化(耐受力强);Se NPs为非晶态,粒径范围在135-165 nm,表面元素组成以Se为主,同时存在C、O、N、S等有机元素;颗粒表面包裹生物大分子物质,-OH、C=O、N-H、C-H等官能团与Se NPs稳定性和生物活性密切相关;高浓度纳米硒对枯萎、红叶、紫斑病病原真菌均有显著抑制活性(P<0.05),其中对草莓红叶病与枯萎病病原真菌的抑制活性明显优于对紫斑病病原真菌的抑制活性。总而言之,菌株XP不仅耐受高盐胁迫能力强,同时还可介导合成生物Se NPs,其合成的纳米硒颗粒具有良好的稳定性和生物活性,在草莓病害防治以及绿色富硒草莓种植等领域具有潜在的应用价值。

关键词：枯草芽孢杆菌生物纳米硒物理化学表征抑菌活性

Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理

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环境科学学报 2021年第9期41卷 3487-3496页

作者：曾凤美孙丰文孙恩惠杜静黄红英曲萍雍宬徐跃定南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210014

采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒(PC)和Fe_(2)O_(3)负载于稻壳生物炭(RHC)的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料(Fe-PC/RHC).基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe^(... 详细信息

采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒(PC)和Fe_(2)O_(3)负载于稻壳生物炭(RHC)的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料(Fe-PC/RHC).基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe^(3+)负载进行量的优化;选取优化炭进行比表面积、孔径分布、物相结构、表面结构、微观形貌和零电位点表征测定.结果表明:复合炭材料表面均匀分散着硅酸钙盐、硅酸铁盐和Fe_(2)O_(3)等矿物活性颗粒,对其比表面积、孔结构和吸附性能具有增强作用;当RHC∶PC=0.8∶1(质量比),Fe^(3+)∶RHC=2∶1(2 mmol·g^(-1))时制备的炭材料Fe2-PC/RHC,投加0.2 g,处理100 mg·L^(-1)的磷酸盐溶液,在pH=6~8的条件下表现出了优异的吸附性能;铁盐的掺杂能有效调控介质pH值从11.09降低至7.71,zeta电位从2.82提高到7.57;准二级动力学模型和Langmiur模型更适用于描述Fe2-PC/RHC吸附磷酸盐的过程,吸附4 h后逐渐趋于平衡,饱和吸附量为69.92 mg·g^(-1);在几种常见阴离子和阳离子共存的情况下,Fe2-PC/RHC对磷酸盐仍然表现出了优异的选择性吸附;结合吸附前后材料的表征结果,化学吸附是主要的除磷机理,此外还可能存在配体交换和静电吸引.

关键词：生物炭 Fe_(2)O_(3) 硅酸盐水泥吸附

江苏省规模化肉鸭旱养全饲养周期污染物产生量及其环境效应

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农业环境科学学报 2023年第9期42卷 2086-2095页

作者：曹云吴华山梁忠孙倩戴有礼徐跃定黄红英江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部种养结合重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心/南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 江苏省家禽科学研究所江苏扬州225125

为完善肉鸭养殖产排泄系数体系,准确计算肉鸭养殖粪尿产生量与氮磷排泄量并评估其环境效应,本研究通过对高架养殖模式下,肉鸭全饲养周期(育雏-生长-育肥)持续开展42 d的粪尿全量收集试验,获得了肉鸭育雏期、生长期和育肥期产排污系数,... 详细信息

为完善肉鸭养殖产排泄系数体系,准确计算肉鸭养殖粪尿产生量与氮磷排泄量并评估其环境效应,本研究通过对高架养殖模式下,肉鸭全饲养周期(育雏-生长-育肥)持续开展42 d的粪尿全量收集试验,获得了肉鸭育雏期、生长期和育肥期产排污系数,并基于江苏省各市畜禽养殖量和耕地面积估算了2021年江苏省畜禽粪尿产生量及区域分布情况,评估了肉鸭养殖对耕地、水体污染负荷贡献。结果表明:肉鸭不同生长阶段粪尿产生量及氮磷排泄量差异显著,其中育雏期、生长期、育肥期粪尿产生量分别为56.3、311.5、474.9 g·只^(-1)·d^(-1),化学需氧量(COD)产污系数分别为4.48、20.82、30.22 g·只^(-1)·d^(-1),总氮(TN)产污系数分别为0.31、2.03、3.75 g·只^(-1)·d^(-1),总磷(TP)产污系数分别为0.19、0.85、1.41 g·只^(-1)·d^(-1)。徐州、宿迁、南通、淮安、盐城是江苏肉鸭养殖粪尿排泄总量最大的5个市,其总量占全省肉鸭粪尿排泄量的92.9%。2021年,江苏肉鸭粪尿中COD、TN、TP产生量分别为13.47万、1.19万、0.57万t。单位耕地面积肉鸭养殖氮、磷负荷最大的市为徐州,占比分别为23.31、28.53%。南通市、盐城市畜禽粪便耕地磷污染负荷高于欧盟磷限量标准,水体污染预警等级为Ⅳ级。研究表明,在肉鸭生产中应根据群体结构和相应的产排污系数科学核算其污染物排放量,盐城、南通在产业发展规划时要充分考虑畜种配置与环境承载力,适当减小肉鸭养殖规模,防止局部养殖污染风险的出现。

关键词：产污系数排污系数肉鸭养殖畜禽养殖环境污染粪便氮含量

畜禽养殖粪污工程化处理对污水理化性状的影响

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中国生态农业学报 2018年第6期26卷 877-883页

作者：盛婧周炜王子臣张丽萍孙国峰农业部种养结合重点实验室/江苏省农业科学院循环农业研究中心南京210014

种养结合是畜禽养殖场粪污处理与利用的一项重要措施。集约化生产条件下,种养结合主要依赖于工程措施来实现,然而工程措施对粪污水理化性状的影响研究不足,限制了粪污水的资源化利用。本文在综述近年来国内外粪污处理各环节理化性状变... 详细信息

种养结合是畜禽养殖场粪污处理与利用的一项重要措施。集约化生产条件下,种养结合主要依赖于工程措施来实现,然而工程措施对粪污水理化性状的影响研究不足,限制了粪污水的资源化利用。本文在综述近年来国内外粪污处理各环节理化性状变化研究基础上,重点对固液分离、厌氧发酵、贮存等3个工程环节对粪污理化性状的影响效果进行分析,旨在为规模养殖场粪污资源化利用提供依据。养殖污水经各环节工程措施处理,其颗粒物数量及大小、养分与重金属含量及形态均发生了显著变化。固液分离环节通过机械去除大颗粒物,显著减少粪污水中干物质(DM)总量,降低总氮(TN)和总磷(TP),粪污水中DM、TN、TP的去除效率分别为5.7%~65%、2.7%~49%、2.3%~82%。不同固液分离方法对粪污水中DM、TN、TP的去除效率差异显著,同时还显著地改变粪污水的N∶P∶K比例,但对Cu、Zn的去除效率较低。厌氧发酵环节主要分解小颗粒物,经厌氧发酵后,粪污水中干物质量大幅度减少,TN、K总量基本不变,但TN组成发生改变,NH_4^+-N含量显著增加,其占TN的比例达46%~93%;而P、Cu、Zn部分以晶体形式附着于发酵罐内壁,其余部分还会发生液相向固相大量转移的现象。贮存环节由于小颗粒物降解和大颗粒物转化、沉降,使粪污水中干物质总量削减,液相部分TN、NH_4^+-N、TP、K浓度显著降低。在20~25℃条件下,露天贮存90 d,畜禽粪污沼液TN、TP和K浓度分别降低39%~77%、61%~78%和23%~54%。以上研究对于制定粪污水农田利用工程方案、区域养分综合管理计划具有重要的指导作用。然而,由于我国粪污处理大多采用多级处理工艺措施,而国内外研究侧重于单项工程措施对污水理化性状的影响,现有数据支撑难以提出针对粪污水农田利用的最佳养殖粪污处理方案和组合。粪污水农田利用迫切需要加强两个方面的工作:1)处理工程对粪污水理化性状影响的全过程监测评估;2)基于农田消纳的粪污矿质养分固液相分配定向调控技术研发。

关键词：养殖污水固液分离厌氧发酵贮存理化性状

不同施肥模式对菜—稻轮作农田土壤磷素径流损失与表观平衡的影响

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水土保持学报 2019年第4期33卷 102-109页

作者：郭智刘红江张岳芳郑建初陈留根王鑫盛婧江苏省农业科学院循环农业研究中心农业农村部种养结合重点实验室

采用田间小区定位试验(2015—2016年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥(T1)、减量施肥(T2)及优化施肥(T3)不同施肥模式对太湖流域菜—稻轮作农田土壤磷素径流流失特征和磷素表观平衡的影响。结果表明:菜—轮作农田地表径流排水主要... 详细信息

采用田间小区定位试验(2015—2016年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥(T1)、减量施肥(T2)及优化施肥(T3)不同施肥模式对太湖流域菜—稻轮作农田土壤磷素径流流失特征和磷素表观平衡的影响。结果表明:菜—轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨(梅雨季、台风季)集中的水稻生长季,与降雨量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失也集中在水稻季,各处理条件下,其流失量占周年流失总量的比例达74.75%~81.46%。农户习惯性施肥模式(T1)处理条件下,蔬菜季径流总磷平均浓度(0.55mg/L)显著高于水稻季(0.29mg/L),但磷素径流流失量(0.49kg/hm^2)却显著低于水稻季(2.13kg/hm^2)。减量施肥(T2)和优化施肥(T3)模式处理可显著降低蔬菜季、水稻季径流磷素浓度和菜—稻周年磷素径流流失量。较T1处理,T2和T3处理显著降低菜—稻周年TP径流流失量分别达22.48%和45.66%。菜—稻轮作农田土壤磷素盈余量呈现显著的施肥模式差异和季节差异,周年盈余量高达260.90kg/hm^2,且主要集中在蔬菜生长季(70.63%)。较T1处理,T2、T3处理显著降低周年磷素盈余量达38.47%~64.87%(P协同效应。

关键词：菜-稻轮作农田磷地表径流磷素表观平衡

肉鸭发酵床网上养殖垫料无害化处理及其还田效果研究

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生态与农村环境学报 2023年第10期39卷 1356-1364页

作者：曹云刘兴超王光奎吴华山孙倩黄红英徐跃定江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部种养结合重点实验室江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心/南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 江苏省丰县畜牧兽医站江苏徐州221700

肉鸭网床养殖模式已得到广泛应用,但长期养殖垫料容易出现重金属与盐分积累,且废弃垫料腐熟不完全,给资源化利用带来安全隐患。该研究提出了一种辅以接种嗜热微生物的堆肥方法,并通过田间试验明确腐熟垫料安全还田量。结果表明,简单堆制... 详细信息

肉鸭网床养殖模式已得到广泛应用,但长期养殖垫料容易出现重金属与盐分积累,且废弃垫料腐熟不完全,给资源化利用带来安全隐患。该研究提出了一种辅以接种嗜热微生物的堆肥方法,并通过田间试验明确腐熟垫料安全还田量。结果表明,简单堆制+定期翻堆处理50 d能使垫料充分腐熟。与未接种相比,接种0.5%的嗜热微生物菌剂能显著提高堆肥有机质降解速率,种子发芽指数提高23.8%。25%复合肥氮+75%腐熟垫料氮处理甜瓜产量最高,比纯化肥氮处理产量高8.17%,同时甜瓜果实中维生素C、可溶性糖含量最高。与纯化肥处理相比,垫料还田处理提高了土壤有机质、总氮、氨氮、有效磷、速效钾含量;但垫料还田土壤中Cr、Cu、Zn含量分别提高3.15%、11.65%、10.17%。土壤EC值比纯化肥处理提高40.19%。甜瓜果实与土壤中重金属含量随着垫料替代比例的增加呈上升趋势。研究结果可为肉鸭网床养殖垫料的高效资源化与农田安全利用提供科学依据。

关键词：水禽发酵床养殖堆肥重金属盐渍化

基于Web of Science的2000—2021年堆肥氨挥发研究的文献计量分析

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中国农业大学学报 2023年第8期28卷 218-232页

作者：陈豹李丹曹云孙倩张晶徐跃定黄红英南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 农业农村部种养结合重点实验室南京210014

为了解国内外堆肥氨挥发领域的发展历程以及未来的发展态势,以“composting or compost”、“ammonia or NH3”和“emission or volatilization”等为主题词,搜索Web of Science核心合集数据库,并利用VOSviewer、CiteSpace等可视化分析... 详细信息

为了解国内外堆肥氨挥发领域的发展历程以及未来的发展态势,以“composting or compost”、“ammonia or NH3”和“emission or volatilization”等为主题词,搜索Web of Science核心合集数据库,并利用VOSviewer、CiteSpace等可视化分析软件,对2000—2021年国内外发文量的变化趋势、主要研究机构、高被引文章、研究热点与前沿进行可视化分析。结果表明:2000—2011年,全球堆肥氨挥发领域年发文量较少且平稳。自2012年开始,中国在堆肥氨挥发领域发文量快速增长,目前中国的发文量居世界首位;中国农业大学在堆肥氨挥发领域的发文量和总被引频次均位列世界第一,西北农林科技大学和巴塞罗那大学篇均被引次数较高。该领域研究热点主要为畜禽粪便、污泥等富含蛋白质的堆肥原料、堆体自身理化性质与外部环境等氨挥发的主要影响因素、堆肥添加剂以及堆肥工艺调控减排措施与机理。2000—2010年,生物过滤技术被用于减少堆肥氨排放,且温度被认为是影响堆肥氨挥发的重要因素;2011—2021年氨气、氧化亚氮、生物炭成为热点关键词,生物炭作为改良剂减少氨挥发与温室气体排放成为研究人员关注的热点。从关键词突现图谱可以看出,生物炭(biochar)突现强度高,突现年份近,这是近五年的热点,有可能是未来研究的热点。研究发现,新型低成本、可回收调理剂的开发与应用、生物炭等调理剂固定的氮素的稳定性、以及含氮气体、含硫臭气、温室气体与重金属、抗生素、抗性基因等多种性质污染物的协同控制可作为未来的研究前沿。综上,本研究可为了解2000—2021年来堆肥氨挥发领域的发展态势提供参考,并且为堆肥氨挥发研究领域未来提供启发。

关键词：堆肥氨挥发文献计量学 Web of Science 关键词共现网络研究热点与前沿