一、猪粪混合堆肥过程中重金属含量的变化(论文文献综述)
努尔比耶柯孜·麦麦提,张春友,薛娇,陈聪[1](2021)在《堆肥过程中腐殖质钝化重金属的作用机理研究进展》文中研究指明畜禽粪便有机肥具有改良土壤环境的作用,不但能为农作物提供养分还能提高农作物产量。但是当前禽畜饲料中微量元素的添加导致畜禽粪便中重金属含量超标,大量施用畜禽粪便有机肥势必增高农田重金属污染风险。而好氧堆肥过程中有机质不断矿化和腐殖化,从而改变重金属元素的存在形态,降低重金属元素的生物有效性,使重金属元素钝化。在堆肥过程中重金属离子、腐殖质的形成和演化过程,以及腐殖质与重金属之间的作用机理是当前堆肥研究的主要方面。本文结合国内外相关研究进展,对堆肥过程中腐殖质钝化重金属的作用机理展开讨论,并对相关研究的方向和前景展开了推理。
王亚梅[2](2021)在《生物炭对猪粪堆肥腐熟度及重金属钝化效果的影响》文中指出新疆畜牧业迅速的发展带来大量粪便资源,好氧堆肥能够有效处理畜禽养殖过程中产生的排泄物,但是传统好氧堆肥仍然普遍存在着堆肥过程二次污染、堆肥腐熟度不高、重金属钝化能力不强等缺点。本研究在充分调研南疆阿克苏地区猪粪重金属污染情况的基础上,选择枣枝生物炭作为钝化剂,猪粪为原料,探究不同处理组在堆肥期间理化性质、腐熟程度、重金属不同形态演变过程及钝化效果。主要研究结果及结论如下:(1)猪粪中Cu、Zn含量远高于其他重金属种类,不同阶段猪粪及饲料中重金属变异系数均高于40%,说明饲料中重金属添加量根据不同厂商喂养方式不同而不同。仔猪猪粪与饲料中Cu极显着关系,Zn、As、Hg含量呈显着正相关关系;育肥期猪粪与饲料中Cu、Zn、Hg、Pb极显着相关关系,As含量显着相关。母猪饲料及粪便中各个元素均无相关关系。通过主成分分析可得猪粪中重金属Cu、Zn、Hg、As的源头主要是饲料,通过对猪粪中重金属Cu、Zn的各形态分析可以发现有效态含量超过85%,具有较高的生物有效性和移动性,限制阿克苏地区猪粪农用的主要重金属元素主要是Cu、Zn和Hg;(2)添加枣枝生物炭的处理组随堆肥时间变化,温度、p H值、电导率整体呈现先增大再减小后稳定的过程,在堆肥的0-14天,添加枣枝生物炭的堆肥含水率有缓慢的下降,幅度不大,对照组的含水率在第7天后迅速下降,高温阶段各处理含水率显着下降,添加枣枝生物炭的处理含水率均在第14天开始大幅下降,直至堆肥结束。F3处理组明显提高了堆体温度及种子发芽率,生物炭添加量越多,生物炭孔隙堵塞越严重;(3)通过腐熟度评价及DOM(水溶相有机物和腐殖化产生的具有复杂结构和相互作用的大分子有机混合物)的演变特征均可看出堆体随堆肥时间的变化腐殖化程度在慢慢变高。灰色聚类法评价结果显示:堆体进行到第52天时F3堆体达到完全腐熟,最优处理为F3处理组;运用模糊综合法评价可知:最优处理为F2、F3处理组;TOPSIS法处理结果显示:第52天时F3>F2>F1>CK,最优处理为F3组。猪粪好氧堆肥DOM降解规律基本为脂肪族物质>蛋白类>羧酸类,并且多糖类物质与羧酸类、木质素类降解具有同步性,且腐熟程度与堆肥温度具有紧密相关,本实验中F3处理组堆肥腐熟程度最高,腐殖化程度最高;(4)本文添加枣枝生物炭后对重金属Cu、Zn的钝化效果均为添加12%生物炭为最佳,对Cu钝化效果最好时能达到36.36%,对Zn钝化效果最好时能达到32.34%。
王瑶[3](2021)在《金霉素对猪粪好氧堆肥过程抗性基因迁转影响的研究》文中指出畜禽动物在生长过程中,为预防及治疗疾病并催促生长会长期使用大量抗生素和微量重金属,导致畜禽动物的肠道微生物承受了抗生素与重金属的共选择性压力,从而使畜禽动物排出含有大量耐药菌、抗生素抗性基因(ARG,antibiotic resistance gene)和重金属抗性基因HMRG(heavy metal resistance gene)的粪便,如未经处理而直接返田,则易导致耐药菌所携带的抗性基因通过水平转移的方式在环境中传播,将增强环境中的耐药性风险,从而威胁人类和动物的健康。好氧堆肥能有效削减病原微生物和抗生素并钝化重金属。金霉素CTC(chlortetracycline)是我国北方养殖场广泛使用并用量很大的抗生素。目前,关于不同CTC浓度对堆肥过程抗性基因的迁转影响仍缺乏系统研究。本研究重点关注CTC浓度变化对猪粪堆肥过程的影响,分析不同浓度CTC的猪粪堆肥过程中ARG和HMRG的丰度变化规律,探索重要移动元件介导抗性基因的传播机制。论文首先研究了2种不同的低剂量CTC残留下猪粪的堆肥过程,分析其对CTC及其他残留抗生素的削减,解析四环素类、喹诺酮类、磺胺类及大环内酯类ARG丰度在堆肥过程中的变化,并研究CTC对堆肥微生物群落的影响。实验设置CK组(不额外添加CTC)、T1组(10 mg/kg CTC)及T2组(20mg/kg CTC)3种堆体进行研究。结果表明:堆肥腐熟均满足粪便无害化卫生要求(GB 7959-2012)和粪便无害化处理技术规范(GB 36195-2018)。CTC、恩诺沙星、磺胺甲基嘧啶和红霉素在堆肥结束时全部降解。堆肥过程对大多数ARG都能有效削减,削减量在0.26~3.35 logs,而磺胺类ARG(sulⅠ、sulⅡ、sulⅢ)、喹诺酮类ARG(gyr A和par E)、四环素类ARG(tet A和tet M)的绝对含量有所升高。升温期的优势菌为厚壁菌门的Clostridium sensus tricot属、ClostridiumⅪ属和拟杆菌门的Bacteroides属,高温期的优势菌为厚壁菌门的Sporosarcina属,降温期和腐熟期起主要作用的均属为厚壁菌门的ClostridiumⅪ属、Clostridium sensus tricot属和变形菌门的Pseudoxanthomonas属。论文随后考察了不同CTC残留下分别堆肥过程重金属形态的转化及CTC浓度的差异对猪粪堆肥过程HMRG迁转的影响。实验设置CK组(不额外添加CTC)、P1组(20 mg/kg CTC)及P2组(100 mg/kg CTC)3种堆体进行研究,猪粪中重金属Cu和Zn的浓度分别为32.52~42.27 mg/kg和282.39~308.21 mg/kg。研究表明:CK组、P1组和P2组堆肥结束时,生物可利用态Cu降低了14.5~27.1%,生物可利用态Zn降低了12.07~29.47%。堆肥过程能有效削减HMRGs丰度。堆肥过程对Cu抗性基因pco A、pco D和cus A的绝对含量分别削减了1.24~4.1 logs、1.28~2.82 logs和0.43~1.71 logs,对Zn抗性基因znt A削减了0.93~2.82 logs。CTC在堆肥过程的存在提高了抗生素和重金属对抗性细菌的共选择压力,当抗生素浓度高时,猪粪堆肥对抗性基因的总去除能力降低。由皮尔森相关性分析可知,CK组中优势菌Bacteroides属和Escherichia/Shigella属对pco A和pco D的传播起重要作用。低浓度CTC残留堆肥过程中Comamonas属成为携带pco A和pco D的潜在宿主菌,Clostridium sensus tricto属是znt A潜在宿主菌。整合子int I1是cus A潜在的移动元件,表明高浓度CTC可间接促进cus系统介导Cu抗性基因的转移。在前面研究基础上开展不同CTC浓度对堆肥过程抗性迁转机制的研究。实验同样设置低浓度CTC的P1组(20 mg/kg)和高浓度CTC的P2组(100mg/kg)。结果表明:抗生素残留浓度越大,降解所需时间越长,P2组的CTC完全降解相比P1组延迟10天,高浓度的抗生素残留对ARG迁转带来了较大的压力,P1和P2组的非四环素类抗性基因的丰度在堆肥初期显着高于CK组,这说明单一抗生素浓度增加会提升其他ARG的转移。不同浓度CTC残留堆肥过程中ARG发生水平转移的主要元件不同,Ⅰ类整合子对ARG的水平转移起到重要作用,初始100 mg/kg高抗生素残留下,介导ARG水平转移的移动元件发生改变。对Ⅰ类整合子携带的耐药基因分析表明:猪粪和堆肥腐熟样品的Ⅰ类整合子可检出氨基糖苷(aad、aac)、季铵盐化合物(qac)、甲氧苄啶(dfr、dhfr)、β-内酰胺(bla)、氯霉素抗性(cml)等基因盒,其中甲氧苄啶具有CTC抗性,这可能是不同浓度CTC影响粪便堆肥过程抗性基因的转移。高温期的基因盒种类比初期少,说明高温期对Ⅰ类整合子介导的水平转移产生抑制。研究同时发现,好氧堆肥有效削减多种耐药菌,堆肥腐熟时CTC耐药菌、ERY耐药菌、SMZ耐药菌的数量都被削减,只有ENR嗜热耐药菌的数量增加。在筛选的25株可培养耐药菌中发现了多种耐药菌,多重耐药菌的检出率为20%。基于偏最小二乘路径模型研究堆肥环境因子对ARG传播的影响得出,CTC是影响四环素类ARG水平转移的最主要因素,其存在也会通过共选择促进磺胺类ARG、喹诺酮类ARG的水平转移。
武一奇[4](2021)在《猪粪堆肥过程氮素转化与抗性基因转移机制及调控技术》文中指出氮元素是堆肥微环境中的主要元素之一,它是合成核酸和蛋白质所必须的元素,堆肥产品中氮元素的含量直接决定了堆肥产品品质。抗生素和重金属在饲料中的过量添加使畜禽粪便中残留了大量的抗生素和重金属,它们的存在可能会影响好氧堆肥体系中的氮素转化过程,但仍缺乏相关的研究。氮素转化还与氮素转化功能基因的丰度密切相关,却很少有文献结合氮素转化功能基因从分子微生物层面系统地解析好氧堆肥体系的氮素转化过程。抗生素的广泛使用还造成了新型污染物—抗生素抗性基因(ARGs)的产生,堆肥物料中抗生素和重金属的存在可能会影响堆肥过程ARGs的迁移转化,目前有关抗生素和重金属共存环境下ARGs的迁移转化机制仍不清晰。本论文开展抗生素和重金属残留猪粪堆肥过程中氮素转化功能基因及ARGs变化的相关研究,以揭示抗生素和重金属复合污染环境下猪粪堆肥过程中氮素转化及ARGs赋存的生物学机制。针对抗生素和重金属残留猪粪堆肥过程NH3和N2O释放及ARGs扩散的问题,提出草木灰、粉煤灰及臭氧等调控方法,并阐明其削减机制。论文首先研究了抗生素残留对猪粪堆肥过程氮素转化及ARGs的影响。研究发现猪粪中单独存在5 mg kg-1DW(干物质)磺胺甲恶唑、单独存在5 mg kg-1DW诺氟沙星、同时存在5 mg kg-1DW磺胺甲恶唑和5 mg kg-1DW诺氟沙星时,堆肥过程均可顺利完成。磺胺甲恶唑和诺氟沙星均提高了堆肥前13天的NO2--N含量,降低第2天硝化功能基因amo A和nxr A的丰度,提高第21天反硝化功能基因nos Z/nir K比值。磺胺甲恶唑和诺氟沙星单独存在会增加NH3累积释放量,这归因于amo A的降低;磺胺甲恶唑和诺氟沙星同时存在降低了NH3累积释放量,这与物料中较低的NH4+-N含量及p H值有关。堆肥过程出现了两个N2O释放峰期,磺胺甲恶唑单独存在会显着增加堆肥前期N2O释放速率,这与nxr A的降低有关;磺胺甲恶唑和诺氟沙星都会降低降温期N2O释放速率,且磺胺甲恶唑和诺氟沙星同时存在的处理中N2O释放速率最低,这与nos Z/nir K比值增加有关。磺胺甲恶唑和诺氟沙星会增加堆肥体系中ARGs和可移动遗传元件(MGEs)的丰度,而且磺胺甲恶唑和诺氟沙星同时存在的处理中ARGs和MGEs的丰度高于磺胺甲恶唑和单独诺氟沙星单独存在的处理。抗生素单独存在环境下ARGs的变化与堆肥物料的理化特性及MGEs呈显着正相关,说明抗生素对ARGs的影响是通过改变堆肥的理化特性和影响ARGs的水平转移。猪粪中经常会出现抗生素和重金属共存的现象,因此在研究抗生素存在对猪粪堆肥过程氮素转化及ARGs影响的基础上,进一步研究抗生素和重金属残留对猪粪堆肥过程氮素转化及ARGs的影响。当猪粪中单独存在5 mg kg-1DW磺胺甲恶唑、单独存在2000 mg kg-1DW铜、同时存在5 mg kg-1DW磺胺甲恶唑和2000 mg kg-1DW铜时,均会在堆肥前13天内降低NO3--N含量、提高NO2--N含量、降低amo A、hao和nxr A的丰度,提高堆肥第2天反硝化功能基因nar G的丰度及堆肥第21天时nos Z/nir K比值。磺胺甲恶唑单独存在、铜单独存在、磺胺甲恶唑和铜同时存在均增加了NH3累积释放量,且磺胺甲恶唑和铜同时存在的处理中NH3累积释放量最高,这与amo A基因受到抑制有关。堆肥过程出现了两个N2O释放峰期,铜单独存在、磺胺甲恶唑和铜同时存在增加了第一个峰期内N2O的释放速率,这归因于物料中nar G的增加;但会降低第二个峰期内N2O的释放速率,这与nos Z/nir K比值的增加有关。磺胺甲恶唑和铜均会提高ARGs和MGEs的总丰度,且磺胺甲恶唑和铜同时存在的处理中ARGs和MGEs的丰度最高。铜单独存在、磺胺甲恶唑和铜同时存在还会增加重金属抗性基因(MRGs)的相对丰度。抗生素和重金属共存环境下影响ARGs的主要因素有宿主细菌、水平基因转移和重金属产生的共选择压力。研究粉煤灰和草木灰对猪粪堆肥过程氮素转化以及ARGs影响,考察臭氧对堆肥产品中ARGs的削减效能。结果表明投加占猪粪重量10%的草木灰和10%的粉煤灰会提高物料p H值,降低可生物利用态铜和NH4+-N含量。草木灰还提高了堆肥前期物料中hao的丰度和NO2--N含量,降低nos Z/nir K比值,降低堆肥降温期及腐熟期物料中hao的丰度和NO2--N含量。粉煤灰降低了整个堆肥过程中amo A和hao的丰度和NO2--N含量,提高堆肥第5天nos Z/nir K比值。草木灰降低了NH4+-N含量进而降低NH3累积释放量;粉煤灰会降低amo A、提高p H从而导致NH3累积释放量增加。堆肥过程出现了两个N2O释放峰期,草木灰提高了第一个释放峰期内的N2O释放速率,降低了第二个释放峰期内的N2O释放速率,粉煤灰同时降低了两个释放峰期内的N2O释放速率,这均与hao、nos Z/nir K和NO2--N有关。粉煤灰和草木灰均会降低物料中ARGs、MGEs及MRGs的总丰度,对ARGs的削减主要通过降低可生物利用态重金属对ARGs产生的共选择性、减少ARGs的水平转移、降低ARGs潜在宿主细菌的丰度。针对堆肥产品中ARGs大量残留的问题,采用臭氧技术进一步削减堆肥产品中的ARGs。发现臭氧可以降低堆肥产品中总ARGs、总MGEs、胞内ARGs及胞内MGEs的绝对丰度。胞内tet Q和tet W丰度的降低与胞内16S r RNA的降低有关,其他ARGs的变化则与MGEs的丰度有关,而且ARGs潜在宿主细菌丰度的降低也有助于胞内ARGs的去除。
周文龙[5](2021)在《改性生物炭对猪粪堆肥中重金属钝化的影响研究》文中进行了进一步梳理畜禽养殖业集约化和规模化高速发展的同时,畜禽粪便排放总量剧增,且畜禽粪便中普遍含有Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素,现已成为农业重金属污染的主要来源,极大地限制农业的可持续化发展。而好氧堆肥技术不仅能够实现畜禽粪便资源化、无害化,而且可有效降低其中重金属的活性。为此,以新鲜猪粪作为原料,玉米秸秆作为调理剂,分别以5%、10%、15%添加量的杏壳生物炭、椰壳生物炭、杉木生物炭作为重金属钝化剂进行猪粪好氧堆肥试验,通过对物料基本理化性质和重金属形态变化分析,确定重金属钝化效果最好的生物炭种类和添加量。进而对此种生物炭进行Na OH、FeCl3、H3PO4改性处理并进行堆肥试验,根据重金属钝化效果确定较优改性生物炭,为钝化畜禽粪便中的重金属提供技术指导。主要研究结果与结论如下:(1)探究不同种类、添加量生物炭对猪粪堆肥中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属钝化的影响,优选出钝化重金属效果最佳的生物炭种类及添加量。十个试验组的高温期均在7d以上,种子发芽指数GI均大于80%,腐殖化系数HA/FA均在1.80以上,物料均已腐熟,实现无害化处理。其中,添加生物炭试验组均能有效缩短达到最高温时间且能够延长高温期1~3d;添加生物炭试验组提高了种子发芽指数19%~39.5%,有效降低堆肥产品毒性,且物料的腐殖化系数提高了2%~27%,表明添加生物炭能有效促进堆体内有机物腐殖化,提高堆肥产品腐熟度;通过各试验组对四种重金属钝化效果的整体分析,当添加15%杏壳生物炭时对四种重金属钝化效果最好,其对Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的钝化率分别为60.80%、41.10%、60.05%、46.59%,分别高出CK组26.28%、13.09%、24.37%、15.16%。(2)通过对杏壳生物炭进行Na OH、FeCl3、H3PO4改性,并以三种改性生物炭作为添加剂进行堆肥试验,结果表明添加改性生物炭不仅可进一步延长高温时间,提高种子发芽指数,降低堆肥产品毒性,显着提高堆肥产品腐熟度,而且能丰富堆体微生物多样性。对四种重金属钝化效果进行分析表明,改性生物炭可有效增强重金属钝化;其中,H3PO4改性生物炭对重金属钝化效果最好,其对Cu、Zn、Pb、Cd的钝化率分别为79.45%、51.30%、70.65%、61.05%,高出未改性生物炭试验组20.03%、11.00%、11.08%、12.66%。
候玉勇[6](2021)在《菌糠对猪粪好氧堆肥理化性质的影响及对腐熟特性的评价研究》文中提出本研究以猪粪为堆肥原料,通过添加不同比例的菌糠研究其对猪粪好氧堆肥过程中理化性质的影响,利用红外光谱技术对堆肥过程中有机物质结构的变化进行研究,对能够表征堆肥过程中有机物质结构变化的主要官能团进行定量和定性的分析。其次利用模糊数学综合评价法和灰色关联度分析法对堆肥腐熟度进行评价,并根据结果对比分析这两种评价方法在堆肥腐熟度评价方面应用的差异性。最后将堆肥腐熟物应用于菠菜的栽培,采用隶属函数法对菠菜的种植效果进行综合评价,为生物质高值化利用提供基础。主要研究结论和结果如下:(1)通过添加菌糠来进行猪粪的好氧堆肥试验,研究发现,与对照组相比,菌糠的加入能够加快堆肥进入高温期的时间,且高温持续时间达到12d,能够加快腐熟。堆肥末期pH值在7.0~8.5的偏碱性值范围内,电导率均小于4ms/cm。有机质含量随时间呈下降趋势,处理组和对照组下降范围都控制在12%~17%的范围内。处理组的堆肥中含水率相比于对照组下降幅度较大,全氮等营养元素含量由于堆体的“浓缩效应”都呈现出先下降后上升的趋势。种子发芽指数均超出80%,说明堆肥已完全达到腐熟条件。(2)通过对堆肥样品的红外光谱谱图分析可知,堆肥过程中在3330cm-1—3370cm-1、2924cm-1、1650cm-1、1554cm-1、1410cm-1、1050cm-1—1080cm-1处均存在吸收峰。其主要存在的基团有酚类化合物、羟基官能团、脂肪类化合物、氨基化合物、羧酸氨基化合物以及多糖类物质。相比于对照组,处理组其特征峰强度增幅均大于对照组,说明菌糠的添加对堆肥起到一定的促进作用。(3)选取含水率、pH值、有机质、种子发芽指数、全氮5个评价指标,利用模糊综合评价法和灰色关联分析法进行堆肥腐熟度的分析评价。通过对比评价结果可知:灰色关联度分析是针对层次较少,权重未确定的数据,分析结果更为准确,而模糊综合评价法更适用于模糊的、难以进行量化,且有较多不同级别评价因素的问题。所以灰色关联度分析法更适用于堆肥腐熟度的分析评价。(4)将堆肥腐熟物应用于菠菜栽培,其结果表明,施用添加菌糠的堆肥腐熟物能够增加菠菜的产量。与对照组间表现出叶绿素含量差异显着。维生素C含量由高到低顺序为F3>F2>F1>CK,其中F3处理组中维生素C含量最多,达到了31.79mg/100g,比CK组提高33.4%。F3处理组的硝酸盐含量最高,为1.8mg/g,CK组硝酸盐含量最低,为1.6mg/g。F3处理组总酸含量最高,为1.08mg/100g。CK组总酸含量最低,为0.8mg/100g。采用隶属函数法进行菠菜综合指标评价,得到F3处理组的综合评价指数最高,为0.55。其次是F2和F1处理组,分别为0.5和0.49,说明这两个处理组施肥种植菠菜效果差异性较小。综合评价指数最低的是CK组,为0.48。
黄宏伟[7](2021)在《畜禽粪便堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)研究》文中指出堆肥已经成为处理畜禽粪便的一种环境友好和经济可行的有效方法。畜禽粪便堆肥产品可用于修复和改良土壤,加速污染物的迁移转换。堆肥过程产生的腐殖质包含丰富的活性官能团,具有较强氧化还原能力,能充当电子穿梭体,促进污染物的还原,进而改变污染物在环境中的存在形式,降低其毒性。本研究采用鸡粪、猪粪和米糠进行混合高温好氧堆肥,采集不同时期的堆肥样品,分析堆肥过程常规理化指标变化;进而提取堆肥腐殖质,并纯化分组为胡敏酸(HA)和富里酸(FA),对HA和FA进行电化学分析和光谱分析。开展堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)性能研究,剖析堆肥腐殖质的电子转移能力和组成结构对Cr(Ⅵ)还原能力的影响。主要取得以下成果:对鸡粪和猪粪堆肥的理化指标进行分析,两种堆肥的基础理化性质的变化都很相似,均能达到无害化标准,但在变化的时间、速度和幅度略有不同。鸡粪和猪粪堆肥有机质分别从初始的79.24%和63.84%降低到结束的61.58%和50.63%,有机质在微生物作用下大量分解;两种堆肥的GI值在结束分别达到90.91%和109.35%,其GI值均超过80%,堆肥产品对种子基本无毒害。对鸡粪和猪粪堆肥的HA和FA的电子转移能力和组成结构规律进行分析,两种堆肥的HA和FA的电子转移能力(ETC)总体均呈增大趋势,其组分结构变化趋势也类似。两种堆肥中HA的芳香程度高于FA,但FA的氧烷基和羧基官能团含量大于HA。随着堆肥过程的进行,两种堆肥物料中的简单的碳水化合物、脂肪和类蛋白质和氨基酸等物质逐渐转换为类腐殖质物质,其分子量,聚合度,芳香性和腐殖化程度均大幅度提升。HA和FA能充当电子穿梭体,介导电子在MR-1和最终电子受体之间的转移,有效地促进Cr(Ⅵ)的还原。HA和FA由于含有羟基、羧基和醌基等氧化还原官能团,具有Cr(Ⅵ)还原转化的能力,其含量高低也会影响Cr(Ⅵ)还原,而且堆肥腐熟期的HA和FA能更有效地促进微生物还原Cr(Ⅵ)。
郑丁瑀,王珏,常瑞雪,陈清[8](2021)在《堆肥工艺钝化粪肥中重金属及其形态变化的研究进展》文中指出随着我国规模化养殖业迅猛发展,集约化养殖场产生的粪肥对农田土壤造成了巨大的环境压力,其中,饲料中的重金属元素是环境压力的重要来源之一。堆肥钝化粪便中的重金属是有效的处理措施,通过在堆肥中添加无机、有机和生物钝化剂可以固定重金属并降低其生物有效性。目前研究涉及的钝化材料及其钝化机理有待深入探究,而堆肥施用于土壤后重金属的迁移转化过程及其与土壤的交互影响仍不十分明晰。本文通过分析重金属在粪肥中赋存状态、堆肥过程中的形态转变和钝化剂的钝化机制,探讨了粪肥钝化重金属在土壤中的转化机制。
邵将[9](2020)在《蚯蚓在污泥堆肥环境下存活特性及其对污泥降解效能的实验研究》文中提出污泥是污水处理过程中产生的有机废弃物,因其成分复杂,含有较多的营养元素与毒性物质等,为了减少其对环境的影响,减少资源浪费,需要对污泥进行减量化无害化处理,蚯蚓堆肥是近年在污泥无害化处理方面效果最好的处理方式之一。本研究以安徽某污水处理厂污泥为例,分别进行了蚯蚓生存实验和污泥降解实验。在蚯蚓生存实验中,向污泥中添加2%、4%、6%、8%和10%的生物炭(稻壳炭、秸秆炭、竹炭),利用蚯蚓回避行为实验,探索生物炭添加对蚯蚓存活特性的影响,并对生物炭添加后污泥的理化性质和TN(全氮)、TP(全磷)进行测定,探究生物炭添加影响蚯蚓生存的环境因子,明确合理的生物炭种类和添加比例;在污泥降解实验中,以稻壳为添加剂,赤子爱胜蚓为受试蚯蚓,在污泥中加入不同比例(0%、10%、20%)稻壳和不同密度(0 g/kg、13g/kg、26g/kg、52 g/kg、78 g/kg)蚯蚓,通过测量实验后污泥理化性质、营养元素和重金属等指标,比较不同蚯蚓投加密度对污泥降解性能的影响。结论如下:(1)蚯蚓生存实验中,生物炭单独作用增加污泥pH与有机质,降低污泥EC(电导率)、TN和TP含量;蚯蚓单独作用增加污泥EC与TN,降低了 pH、有机质和TP含量;蚯蚓与生物炭联合作用降低污泥EC、pH、有机质和TP,进一步提升了 TN含量。可见三种生物炭的添加进一步提高了蚯蚓对污泥中pH、有机质、TN和TP的影响,改变了蚯蚓对污泥EC的影响效果。(2)蚯蚓生存实验中,蚯蚓的适应性系数随三种生物炭添加比例的增大呈先上升后降低的趋势,在稻壳炭、秸秆炭和竹炭添加比例分别为6%,4%和6%时,蚯蚓适应性系数达到最大值。且蚯蚓适应系数稻壳炭=秸秆炭>竹炭。经逐步回归分析发现,秸秆炭仅通过改变污泥pH来提升蚯蚓适应性,而稻壳炭是通过综合改善污泥pH,EC和有机质来提升蚯蚓在污泥中适应性,所以稻壳炭可能更适合与蚯蚓联合进行污泥堆肥。(3)污泥降解实验中,随稻壳添加比例增大,蚯蚓平均增重先升高后降低,10%的稻壳添加比例最适合蚯蚓生长,随蚯蚓投加密度增大,蚯蚓平均增重先升高后降低,在蚯蚓投加密度为26 g/kg时,蚯蚓平均增重最大,生长状况最好。同一蚯蚓密度下,随稻壳添加比例升高,污泥中pH、EC、TN、TP和TK(全钾)含量逐步下降,有机质含量逐步上升,同一稻壳添加比例,随蚯蚓密度增加,污泥pH、有机质、TN和TP含量先降低后升高,污泥EC逐渐升高,TK随蚯蚓投加密度先升高后降低。(4)同一稻壳添加比例,随蚯蚓密度增大,四种重金属总量和有效态浓度均大致呈降低趋势。随稻壳添加比例的增大,污泥中重金属总量逐步下降,Cu、Zn和Cd有效态含量逐渐降低,Pb元素有效态含量先降低后升高。其中,20%的稻壳添加比例下,蚯蚓对Cu和Cd的钝化效果最好,10%的稻壳添加比例下,蚯蚓对Pb的钝化效果最好,不添加稻壳处理组蚯蚓对Zn钝化效果最好。(5)污泥降解实验中,随着蚯蚓投加密度的增大,Cu、Zn和Cd的稳定态含量占比大致呈先升高后降低趋势,26g/kg(20条蚯蚓)的蚯蚓投加密度下蚯蚓对其钝化效果最好;对于Pb,随着蚯蚓投加密度的增大,其不活跃形态占比逐渐升高,78 g/kg(60条蚯蚓)的蚯蚓投加密度下对Pb元素的钝化效果最佳。同一蚯蚓投加密度下,随稻壳添加比例上升,Cu和Cd活性降低,Pb活性先降低后升高,但是降低了蚯蚓对Zn的钝化作用,使Zn元素交换态比例上升,残渣态比例下降。图[17]表[8]参[121]
胡婷[10](2020)在《农业废弃物肥料化过程中功能基因和抗生素抗性基因变化机理研究》文中研究说明抗生素选择性压力可诱导产生抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs),畜禽养殖业中抗生素滥用导致养殖废弃物成为环境中ARGs的重要储存库。ARGs可通过水平基因转移进入致病菌,降低抗生素对病菌的功效,威胁人类健康。好氧堆肥是在细菌、真菌等多种微生物参与下,对畜禽粪便进行资源化利用的重要途径。接种外源功能微生物可以提高堆肥效率、改善堆肥产品质量,但微生物接种对堆肥过程中微生物群落、ARGs、纤维素降解和固氮功能基因的影响尚不清楚。养殖场废弃物肥料化利用是ARGs进入土壤的主要途径,土壤中ARGs可进入植物内生菌并通过食物链进行传播,然而肥料中残留ARGs如何在土壤、蔬菜中累积和传播有待明确。因此,本文研究了接种木质纤维素降解菌和功能菌对堆肥过程中细菌、真菌、固氮群落及ARGs、纤维素降解基因、固氮基因的影响,分析了功能基因与功能微生物、环境因子之间的关系,揭示了功能微生物接种对堆肥中微生物群落和功能基因的影响机制。进一步通过盆栽试验研究了有机肥施用过程中ARGs在土壤和蔬菜中的丰度变化,分析了土壤细菌和蔬菜内生菌的群落变化,明确了ARGs赋存特征及其与微生物群落间的关系,揭示了土壤和蔬菜中ARGs的主要传播机制。主要研究结论如下:(1)接种10%木质纤维素降解菌使ARGs和移动基因元件(MGEs)丰度降低更多。与堆肥原料相比,接种微生物使堆肥产品中ARGs总相对丰度减少了0.08 logs,而未接种堆肥增加了0.23 logs。细菌群落根据堆肥不同阶段而聚类,接种微生物主要在堆肥升温期影响细菌群落结构变化。冗余分析和network分析表明,细菌群落演替对ARGs丰度变化具有重要影响。接种木质纤维素降解菌使ARGs丰度降低,这与ARGs潜在宿主菌的丰度变化显着相关。接种木质纤维素降解菌降低了堆肥产品中ARGs的传播风险。(2)接种木质纤维素降解菌使堆肥中木质纤维素降解率提高了8.77%–34.45%。接种微生物影响了真菌群落分布,增加了群落多样性,并抑制了部分潜在病原菌的增殖。Network分析表明接种改变了真菌群落的共现模式,使堆肥系统更加稳定。接种处理中糖苷水解酶基因GH3E、GH6和GH7的相对丰度分别比对照处理高0.45、0.09和0.39 logs。偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析表明纤维素降解基因的变化主要是由堆肥过程中真菌群落演替驱动的。木质纤维素降解菌接种加速了木质纤维素的转化,提高了堆肥效率。(3)接种木质纤维素降解菌使nif H基因丰度在堆肥后期比对照处理高17.50%–25.28%。接种改变了固氮微生物的群落结构分布,增加了群落多样性和复杂性,Proteobacteria是堆肥过程中的主要固氮菌门。Network分析表明,接种木质纤维素降解菌提高了堆肥系统的稳定性,并且影响了堆肥体系中的关键物种。PLS-PM分析表明,可利用碳源(水溶性碳、纤维素、半纤维素和木质素)和固氮群落变化主要决定了nif H基因丰度的增加,木质纤维素降解菌接种刺激了堆肥过程中的固氮微生物活性。(4)堆肥初期和降温期接种功能菌可提高堆肥温度,延长堆肥高温期,降低重金属Cu和Zn的生物有效性,改善堆肥产品质量。与对照相比,两阶段接种功能菌使堆肥产品中ARGs总丰度降低了0.26 logs,使8个ARGs和3个MGEs丰度降低更多,并抑制了部分ARGs丰度的增加。微生物接种主要在堆肥升温期和腐熟期影响细菌群落结构变化。PLS-PM和network分析表明,细菌群落和MGEs主要影响ARGs的变化,接种功能菌可以降低ARGs潜在宿主菌丰度,从而削减ARGs。(5)有机肥在蔬菜中施用结果表明,土壤中ARGs丰度显着高于蔬菜。有机肥特别是未处理粪便施用增加了土壤中ARGs和人类致病菌(HPB)的丰度,并且对蔬菜种植过程中土壤ARGs的影响强于堆肥产品。未经处理粪便增加了蔬菜中ARGs和部分HPB的富集,而接种功能微生物堆肥产物使樱桃萝卜中ARGs丰度降低了0.54 logs。有机肥施用使土壤中Bacteroidetes丰度升高,Acidobacteria和Planctomycetes丰度降低。蔬菜收获后,土壤中Proteobacteria为主导,其次为Bacteroidetes、Actinobacteria和Acidobacteria。Cyanobacteria是大部分蔬菜中的优势菌,其次是Proteobacteria。PLS-PM和network分析表明,施用有机肥通过影响HPB及MGEs介导的水平基因转移来影响土壤中ARGs的传播,而细菌群落演替引起的MGEs丰度变化是影响蔬菜中ARGs传播的主要机制。综上所述,堆肥过程中接种功能微生物可以提高微生物群落多样性和丰富度,增加纤维素降解基因和固氮基因丰度,降低堆肥产品中ARGs和MGEs丰度,提高堆肥产品品质。未处理粪便施用增加了土壤和蔬菜中的ARGs与HPB丰度,而堆肥产物对蔬菜种植后土壤中ARGs的影响较小,并可降低部分蔬菜组织中ARGs的富集。本研究为养殖场废弃物无害化处理和资源化利用提供了基础理论依据。
二、猪粪混合堆肥过程中重金属含量的变化(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、猪粪混合堆肥过程中重金属含量的变化(论文提纲范文)
(1)堆肥过程中腐殖质钝化重金属的作用机理研究进展(论文提纲范文)
引言 |
1 堆肥过程中重金属变化特征 |
2 腐殖质的变化和特征 |
3 重金属和腐殖质的相互作用 |
4 展望 |
(2)生物炭对猪粪堆肥腐熟度及重金属钝化效果的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 我国畜禽粪便污染现状与处理技术 |
1.1.1 畜禽粪便主要污染物及危害 |
1.1.2 畜禽粪便无害化处理技术 |
1.2 堆肥腐熟度评价 |
1.2.1 物理、化学、生物综合评价法 |
1.2.2 光谱评价法 |
1.3 畜禽粪便重金属污染现状及处理技术 |
1.3.1 重金属污染现状 |
1.3.2 畜禽粪便重金属治理方法 |
1.3.3 畜禽粪便堆肥中重金属的钝化措施 |
1.4 研究目的及意义 |
1.5 研究内容及技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第2章 猪粪重金属污染特征与农用风险的初步研究 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 样品处理 |
2.1.3 猪粪农用潜在重金属污染风险评价方法 |
2.1.4 数据处理 |
2.2 结果分析 |
2.2.1 不同时期猪粪重金属含量分析 |
2.2.2 猪粪及饲料相关性分析 |
2.2.3 阿克苏地区畜禽粪便重金属来源 |
2.2.4 不同养猪场猪粪Cu、Zn形态分析 |
2.2.5 猪粪农用风险及施用年限估算 |
2.3 本章小结 |
第3章 生物炭对猪粪堆肥理化性质的影响 |
3.1 试验材料与方法 |
3.1.1 试验材料 |
3.1.2 堆肥装置 |
3.1.3 试验设计 |
3.1.4 样品采集与保存 |
3.1.5 分析方法 |
3.2 生物炭对猪粪好氧堆肥过程中参数变化 |
3.2.1 温度的变化 |
3.2.2 p H的变化 |
3.2.3 电导率的变化 |
3.2.4 含水率的变化 |
3.2.5 种子发芽指数的变化 |
3.2.6 堆肥前后生物炭表面形貌的变化 |
3.3 本章小结 |
第4章 生物炭对猪粪堆肥腐熟度的影响 |
4.1 试验方法 |
4.1.1 光谱分析方法 |
4.1.2 腐熟度评价方法 |
4.1.3 实验指标的选择及标准的确定 |
4.2 结果分析 |
4.2.1 堆肥DOM紫外-可见光谱特征变化 |
4.2.2 堆肥DOM二维红外光谱特征变化 |
4.2.3 三维荧光光谱-平行因子分析 |
4.2.4 腐熟度综合评价结果 |
4.3 本章小结 |
第5章 生物炭对猪粪堆肥重金属钝化效果的影响 |
5.1 试验材料与方法 |
5.2 结果分析 |
5.2.1 堆肥前后铜总含量的的变化 |
5.2.2 生物炭对猪粪堆肥过程中Cu的钝化效果 |
5.2.3 堆肥前后锌总含量的变化 |
5.2.4 生物炭对猪粪堆肥过程中Zn的钝化效果 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)金霉素对猪粪好氧堆肥过程抗性基因迁转影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的来源 |
1.2 课题的研究背景 |
1.3 猪粪残留的兽用抗生素及其抗性基因 |
1.3.1 抗生素在养殖业的国内外应用现状 |
1.3.2 金霉素在养殖业的应用 |
1.3.3 畜禽粪便中抗性基因的国内外研究进展 |
1.3.4 抗生素及其抗性基因的潜在危害 |
1.4 畜禽粪便中残留的重金属 |
1.4.1 畜禽粪便中重金属的来源及形态分布 |
1.4.2 粪便中重金属及其抗性基因的潜在危害 |
1.4.3 重金属对抗生素抗性基因的影响 |
1.5 猪粪好氧堆肥对抗生素、重金属及其抗性基因的影响 |
1.5.1 猪粪好氧堆肥对抗生素的影响 |
1.5.2 粪便堆肥对重金属含量及其形态的影响 |
1.5.3 好氧堆肥对耐药菌的影响 |
1.5.4 好氧堆肥对抗性基因的影响 |
1.6 抗性基因的水平转移 |
1.6.1 抗性基因水平转移的主要方式 |
1.6.2 基因水平转移的移动元件 |
1.6.3 好氧堆肥过程中的可移动元件及基因水平转移 |
1.6.4 好氧堆肥中抗性基因及其水平转移研究尚待解决的问题 |
1.7 研究的目的意义与主要研究内容 |
1.7.1 本研究的目的意义 |
1.7.2 主要研究内容 |
1.7.3 技术路线 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 试验原料、仪器与设备 |
2.1.1 堆肥的原料 |
2.1.2 堆肥装置 |
2.1.3 实验仪器与设备 |
2.2 常规理化指标和药物分析方法 |
2.2.1 堆肥样品采集 |
2.2.2 常规理化指标分析 |
2.2.3 金霉素的分析方法 |
2.3 重金属及其形态的分析方法 |
2.4 分子生物学试验方法 |
2.4.1 细菌DNA的提取 |
2.4.2 抗性基因的定性与定量检测 |
2.4.3 高通量测序 |
2.4.4 I类整合子上基因盒序列克隆文库构建 |
2.5 多重耐药细菌的筛选及其抗生素抗性检测 |
2.5.1 培养基的制备 |
2.5.2 可培养细菌的菌落计数 |
2.5.3 多重耐药细菌的菌落计数 |
2.5.4 多重耐药菌的筛选 |
2.5.5 抗生素最小抑制浓度试验 |
2.6 数据处理和软件分析 |
第3章 低剂量金霉素对堆肥过程中ARG丰度及群落结构的影响 |
3.1 引言 |
3.2 堆肥的基本性质及残留重金属的研究 |
3.2.1 堆肥理化性质的研究 |
3.2.2 堆肥产品的植物毒性研究 |
3.2.3 堆肥过程中的重金属Cu、Zn的残留 |
3.3 猪粪堆肥中残留抗生素的削减研究 |
3.3.1 金霉素的降解 |
3.3.2 恩诺沙星的降解 |
3.3.3 磺胺甲基嘧啶的降解 |
3.3.4 红霉素的降解 |
3.4 金霉素对粪便堆肥中ARGs的影响研究 |
3.4.1 四环素类抗性基因丰度变化的分析 |
3.4.2 喹诺酮类抗性基因的丰度变化的分析 |
3.4.3 磺胺类抗性基因的丰度变化的分析 |
3.4.4 大环内酯类抗性基因的丰度变化的分析 |
3.5 金霉素对堆肥过程中微生物群落的影响研究 |
3.5.1 微生物群落结构的变化 |
3.5.2 细菌菌门的主成分分析 |
3.5.3 微生物菌群与ARGs之间的冗余分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 高剂量金霉素对堆肥过程重金属形态变化及抗性基因丰度的影响 |
4.1 引言 |
4.2 堆肥过程中基本指标的变化 |
4.3 堆肥中金霉素的削减研究 |
4.4 抗生素抗性基因丰度的变化 |
4.4.1 四环素类抗性基因的丰度 |
4.4.2 喹诺酮类抗性基因的丰度 |
4.4.3 磺胺类抗性基因的丰度 |
4.4.4 大环内酯类抗性基因的丰度 |
4.5 重金属浓度及其形态转化 |
4.5.1 重金属总量的分析 |
4.5.2 Cu形态转化 |
4.5.3 Zn形态转化 |
4.6 重金属抗性基因丰度的变化 |
4.6.1 Cu抗性基因的丰度变化 |
4.6.2 Zn抗性基因的丰度变化 |
4.6.3 移动元件的丰度变化 |
4.7 高剂量CTC残留对菌群结构的影响 |
4.7.1 堆肥过程中细菌多样性的变化 |
4.7.2 堆肥过程中细菌菌群的演替规律 |
4.8 本章小结 |
第5章 残留金霉素的堆肥过程抗性基因传播机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 金霉素对重金属抗性基因转移的潜在影响 |
5.2.1 HMRG潜在宿主菌的分析 |
5.2.2 金霉素对Cu抗性基因转移的潜在影响 |
5.2.3 金霉素对Zn抗性基因转移的潜在影响 |
5.3 ARGs、HMRGs和 MGEs的共现分析 |
5.4 Ⅰ类整合子携带的耐药基因盒的分布及其结构特征 |
5.4.1 I类整合子的检测及其可变区域的扩增 |
5.4.2 I类整合子可变区基因PCR产物序列分析 |
5.4.3 堆肥过程中I类整合子携带的耐药基因盒特征 |
5.5 堆肥过程中抗生素抗性基因潜在的宿主菌分析 |
5.6 堆肥产品中可培养耐药菌的研究 |
5.6.1 好氧堆肥中微生物数量的变化 |
5.6.2 多重耐药菌的分析 |
5.6.3 耐药菌的最小抑制浓度 |
5.6.4 耐药菌对环境的潜在风险 |
5.7 堆肥环境因子对ARG传播的影响 |
5.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)猪粪堆肥过程氮素转化与抗性基因转移机制及调控技术(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 畜禽养殖现状及粪便产生 |
1.1.3 畜禽粪便中抗生素及重金属残留现状 |
1.1.4 好氧堆肥工艺研究现状 |
1.2 好氧堆肥过程氮素转化 |
1.2.1 氮素转化过程 |
1.2.2 氨气挥发 |
1.2.3 氧化亚氮和甲烷释放 |
1.2.4 氮素转化功能基因 |
1.2.5 抗生素和重金属对氮素转化的影响 |
1.3 堆肥过程中抗性基因的迁移转化 |
1.3.1 畜禽粪便中抗性基因的污染 |
1.3.2 堆肥对抗生素抗性基因的影响 |
1.3.3 重金属对抗性基因的协同选择机制 |
1.3.4 生物及非生物因子对抗性基因的相对贡献 |
1.4 堆肥过程中氧化亚氮、甲烷、氨气及抗性基因削减 |
1.4.1 氧化亚氮和甲烷减排技术 |
1.4.2 氨气削减技术 |
1.4.3 抗性基因削减技术 |
1.4.4 草木灰及粉煤灰对好氧堆肥过程的影响 |
1.5 课题的研究目的及主要研究内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 堆肥原料及其理化性质 |
2.1.2 臭氧投加试验所用堆肥产品的理化性质 |
2.2 试验装置及试验设计 |
2.2.1 试验装置 |
2.2.2 试验设计 |
2.3 分析项目及检测方法 |
2.3.1 理化指标及检测方法 |
2.3.2 生物学指标及检测方法 |
2.3.3 数据分析 |
第3章 抗生素对堆肥过程氮素转化及抗性基因的影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 抗生素对堆肥理化指标的影响研究 |
3.2.1 温度、含水率、挥发性有机质及总有机碳分析 |
3.2.2 pH值及氧化还原电位分析 |
3.2.3 好氧堆肥对磺胺甲恶唑和诺氟沙星的去除 |
3.2.4 铵态氮、硝态氮及亚硝态氮分析 |
3.2.5 腐熟度评价 |
3.3 抗生素对温室气体及氨气释放的影响研究 |
3.3.1 二氧化碳释放速率 |
3.3.2 甲烷释放速率 |
3.3.3 氧化亚氮释放速率 |
3.3.4 氨气释放速率 |
3.4 抗生素对氮素转化过程的影响研究 |
3.4.1 硝化功能基因分析 |
3.4.2 反硝化功能基因分析 |
3.4.3 抗生素存在环境下的氮素转化机制 |
3.5 抗生素对ARGS和 MGES的影响研究 |
3.5.1 堆肥过程ARGs分析 |
3.5.2 堆肥过程MGEs分析 |
3.5.3 ARGs与抗生素和MGEs之间的相关性分析 |
3.6 抗生素对微生物群落结构的影响研究 |
3.6.1 微生物群落结构分析 |
3.6.2 ARGs和 MGEs的潜在宿主细菌分析 |
3.6.3 ARGs与堆肥理化特性之间的相关性分析 |
3.6.4 抗生素存在环境下影响ARGs变化的主要因子 |
3.7 本章小结 |
第4章 抗生素和重金属共存对堆肥过程氮素转化及抗性基因的影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 抗生素和重金属共存对堆肥理化特性的影响 |
4.2.1 温度、含水率、总有机碳及p H值变化特征 |
4.2.2 磺胺甲恶唑和可生物利用态铜变化特征 |
4.2.3 铵态氮、硝态氮及亚硝态氮变化特征 |
4.2.4 腐熟度评价指标 |
4.3 抗生素和重金属共存对温室气体及氨气释放的影响研究 |
4.3.1 二氧化碳变化特征 |
4.3.2 甲烷变化特征 |
4.3.3 氧化亚氮变化特征 |
4.3.4 氨气变化特征 |
4.4 抗生素和重金属共存对氮素转化过程的影响研究 |
4.4.1 硝化功能基因变化特征 |
4.4.2 反硝化功能基因变化特征 |
4.4.3 抗生素和重金属共存环境下的氮素转化机制 |
4.5 抗生素和重金属共存对ARGS、MRGS及 MGES的影响研究 |
4.5.1 ARGs变化特征 |
4.5.2 MRGs变化特征 |
4.5.3 MGEs变化特征 |
4.5.4 磺胺甲恶唑、可生物利用态铜、ARGs、MGEs和 MRGs之间的相关性分析 |
4.6 抗生素和重金属共存对微生物群落的影响研究 |
4.6.1 细菌群落结构特征 |
4.6.2 ARGs、MGEs和 MRGs的潜在宿主细菌分析 |
4.6.3 堆肥理化特性对ARGs的影响研究 |
4.6.4 抗生素和重金属共存环境下影响ARGs变化的主要因子 |
4.7 本章小结 |
第5章 堆肥过程氮素转化及抗性基因的调控方法 |
5.1 引言 |
5.2 草木灰和粉煤灰对氮素转化的影响研究 |
5.2.1 堆肥理化特性的动态变化 |
5.2.2 温室气体及氨气的动态变化 |
5.2.3 氮素转化相关功能基因的动态变化 |
5.3 草木灰和粉煤灰对抗生素抗性基因的削减特性 |
5.3.1 ARGs、MGEs和 MRGs的分布特征 |
5.3.2 微生物群落结构特征 |
5.3.3 堆肥理化指标对ARGs的影响分析 |
5.4 臭氧对堆肥产品中抗生素抗性基因的强化去除 |
5.4.1 堆肥理化特性分析 |
5.4.2 ARGs和 MGEs的动态变化 |
5.4.3 微生物群落结构分析 |
5.5 氮素转化机理及抗性基因的削减机制 |
5.5.1 草木灰和粉煤灰对氮素转化的影响机制 |
5.5.2 草木灰和粉煤灰对ARGs的削减机制 |
5.5.3 臭氧对ARGs的削减机制 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)改性生物炭对猪粪堆肥中重金属钝化的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 我国畜禽粪便现状 |
1.2.1 我国畜禽养殖现状 |
1.2.2 我国畜禽粪便污染现状 |
1.2.3 畜禽粪便的资源化利用 |
1.3 好氧堆肥 |
1.3.1 好氧堆肥原理 |
1.3.2 好氧堆肥主要影响因素 |
1.3.3 好氧堆肥腐熟度的评定 |
1.3.4 生物炭在好氧堆肥中的研究 |
1.4 好氧堆肥工艺对重金属活性的影响 |
1.4.1 好氧堆肥中重金属形态的变化 |
1.4.2 好氧堆肥中有机质对重金属的吸附 |
1.4.3 堆肥添加剂对重金属形态的影响 |
1.4.4 猪粪堆肥过程中宏基因组测序研究 |
1.5 课题来源及研究内容 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
2 材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方案 |
2.2.1 试验安排 |
2.2.2 试验设计 |
2.3 试验仪器 |
2.4 试验药品 |
2.5 测定方法 |
2.5.1 温度 |
2.5.2 pH和电导率(EC) |
2.5.3 种子发芽指数(GI) |
2.5.4 重金属含量 |
2.5.5 腐殖酸 |
2.5.6 微生物群落变化 |
3 未改性生物炭对猪粪堆肥过程的影响 |
3.1 基本理化性质的影响 |
3.1.1 温度动态变化 |
3.1.2 含水率动态变化 |
3.1.3 pH动态变化 |
3.1.4 EC值动态变化 |
3.1.5 堆肥前后GI值变化 |
3.1.6 堆肥前后腐殖质成分含量变化 |
3.2 重金属钝化的影响 |
3.2.1 重金属Cu的钝化效果及形态变化分析 |
3.2.2 重金属Zn的钝化效果及形态变化分析 |
3.2.3 重金属Pb的钝化效果及形态变化分析 |
3.2.4 重金属Cd的钝化效果及形态变化分析 |
3.3 最优生物炭种类及添加量的确定 |
3.4 本章小结 |
4 改性生物炭对猪粪堆肥过程的影响 |
4.1 基本理化性质的影响 |
4.1.1 温度动态变化 |
4.1.2 含水率动态变化 |
4.1.3 pH动态变化 |
4.1.4 EC值动态变化 |
4.1.5 堆肥前后GI值变化 |
4.1.6 堆肥前后腐殖质成分含量变化 |
4.2 重金属钝化的影响 |
4.2.1 重金属Cu的钝化效果及形态变化分析 |
4.2.2 重金属Zn的钝化效果及形态变化分析 |
4.2.3 重金属Pb的钝化效果及形态变化分析 |
4.2.4 重金属Cd的钝化效果及形态变化分析 |
4.3 堆肥过程中微生物群落结构分析 |
4.3.1 微生物OTU聚类分析 |
4.3.2 微生物多样性指数分析 |
4.3.3 微生物群落结构分析 |
4.4 本章小节 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)菌糠对猪粪好氧堆肥理化性质的影响及对腐熟特性的评价研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 畜禽粪便污染及资源化利用现状 |
1.1.1 畜禽粪便排放现状 |
1.1.2 畜禽粪便的危害 |
1.1.3 畜禽粪便的资源化利用现状 |
1.2 废弃菌糠资源化利用研究现状 |
1.3 好氧堆肥技术概述 |
1.3.1 好氧堆肥原理 |
1.3.2 好氧堆肥过程的影响因素及控制方法 |
1.3.3 腐熟度评价指标研究现状 |
1.4 畜禽粪便堆肥产物对作物生长的影响研究现状 |
1.5 研究目标和意义 |
1.6 研究内容 |
1.7 技术路线 |
1.8 创新点 |
第2章 菌糠对猪粪好氧堆肥理化性质的影响 |
2.1 试验材料 |
2.2 好氧堆肥工艺条件 |
2.3 试验设计 |
2.4 堆肥样品测定指标及分析方法 |
2.5 菌糠对猪粪堆肥过程理化性质的影响 |
2.5.1 菌糠对猪粪堆肥过程表观现象的影响 |
2.5.2 菌糠对猪粪堆肥过程温度变化的影响 |
2.5.3 菌糠对猪粪堆肥过程p H值变化的影响 |
2.5.4 菌糠对猪粪堆肥过程电导率变化的影响 |
2.5.5 菌糠对猪粪堆肥过程有机质变化的影响 |
2.5.6 菌糠对猪粪堆肥过程含水率变化的影响 |
2.5.7 菌糠对猪粪堆肥过程全氮变化的影响 |
2.5.8 菌糠对猪粪堆肥过程全磷变化的影响 |
2.5.9 菌糠对猪粪堆肥过程全钾变化的影响 |
2.5.10 菌糠对猪粪堆肥过程种子发芽指数的影响 |
2.6 本章小结 |
第3章 菌糠对猪粪好氧堆肥腐熟特性的影响 |
3.1 试验材料与设计 |
3.2 堆肥样品红外光谱分析方法 |
3.3 腐熟物光谱特性分析 |
3.4 堆肥腐熟特性综合评价方法及应用 |
3.4.1 堆肥腐熟度综合评价的意义 |
3.4.2 腐熟度评价指标的确定 |
3.4.3 模糊综合评价法的应用 |
3.4.4 灰色关联分析法的应用 |
3.4.5 评价结果的差异性分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 堆肥栽培试验 |
4.1 试验地点 |
4.2 试验材料 |
4.3 试验设计 |
4.4 测定指标与方法 |
4.4.1 菠菜生长指标及产量 |
4.4.2 菠菜品质测定 |
4.5 结果与分析 |
4.5.1 堆肥腐熟物对菠菜植株生长及产量的影响 |
4.5.2 堆肥腐熟物对菠菜品质的影响 |
4.5.3 菠菜综合指标评价 |
4.6 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
附录 |
附录A 模糊综合评价法在Matlab软件中的程序 |
附录B 灰色关联分析法在Matlab软件中的程序 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)畜禽粪便堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 畜禽粪便的危害和处理现状 |
1.2.1 畜禽粪便对环境的污染危害 |
1.2.2 畜禽粪便的资源化利用 |
1.3 腐殖质研究进展 |
1.3.1 腐殖质形成机理 |
1.3.2 腐殖质含量的变化 |
1.3.3 腐殖质光谱学性质 |
1.3.4 腐殖质电子转移能力研究 |
1.4 腐殖质对污染物的还原降解 |
1.5 研究内容和技术路线 |
1.5.1 研究思路 |
1.5.2 研究目标 |
1.5.3 研究内容 |
1.5.4 创新点 |
1.5.5 技术路线 |
第2章 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方案 |
2.3 堆肥样品常规指标检测方法 |
2.4 堆肥腐殖质提取与纯化 |
2.5 腐殖质结构与组分表征 |
2.6 堆肥腐殖质电子转移能力的测定 |
2.7 堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ) |
第3章 不同畜禽粪便堆肥样品常规理化指标特征 |
3.1 常规理化指标变化 |
3.1.1 温度的变化 |
3.1.2 含水率的变化 |
3.1.3 p H的变化 |
3.1.4 电导率(EC)的变化 |
3.1.5 有机质(OM)的变化 |
3.1.6 铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)的变化 |
3.1.7 种子发芽指数(GI)的变化 |
3.1.8 元素组成变化 |
3.2 小结 |
第4章 鸡粪堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)研究 |
4.1 鸡粪堆肥过程腐殖质电子转移能力演变规律 |
4.2 鸡粪堆肥过程腐殖质组成结构变化特征 |
4.2.1 元素组成分析 |
4.2.2 紫外-可见吸收光谱分析 |
4.2.3 红外光谱分析 |
4.2.4 三维荧光光谱分析 |
4.3 鸡粪堆肥过程腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ) |
4.4 鸡粪堆肥腐殖质的组成结构对Cr(Ⅵ)还原能力影响 |
4.5 小结 |
第5章 猪粪堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)研究 |
5.1 猪粪堆肥过程腐殖质电子转移能力演变规律 |
5.2 猪粪堆肥过程腐殖质组成结构变化特征 |
5.2.1 元素组成分析 |
5.2.2 紫外-可见吸收光谱分析 |
5.2.3 红外光谱分析 |
5.2.4 三维荧光光谱分析 |
5.3 猪粪堆肥过程腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ) |
5.4 猪粪堆肥腐殖质的组成结构对Cr(Ⅵ)还原能力影响 |
5.5 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
个人简介及硕士期间取得的科研成果 |
致谢 |
(8)堆肥工艺钝化粪肥中重金属及其形态变化的研究进展(论文提纲范文)
1 粪肥中重金属的赋存特征 |
2 堆肥化处理对粪肥重金属含量和形态的影响 |
2.1 重金属含量 |
2.2 重金属形态 |
3 添加钝化剂对堆肥处理粪肥中重金属活性的影响 |
3.1 无机钝化剂 |
3.2 有机钝化剂 |
3.3 生物钝化剂 |
4 堆肥中钝化的重金属在土壤中的变化 |
5 总结与展望 |
(9)蚯蚓在污泥堆肥环境下存活特性及其对污泥降解效能的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 污泥处理处置现状 |
1.1.2 污泥处理处置方法 |
1.1.3 蚯蚓堆肥技术 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 蚯蚓回避行为实验研究进展 |
1.2.2 生物炭添加导致的堆肥污泥环境因子变化研究 |
1.2.3 蚯蚓在堆肥污泥中存活特性研究 |
1.2.4 蚯蚓对污泥降解性能研究 |
1.3 研究目标 |
1.4 研究内容和研究方法 |
1.5 技术路线和主要工作量 |
2 材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 污泥 |
2.1.2 蚯蚓 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 样品处理 |
2.2.3 蚯蚓回避行为实验 |
2.2.4 蚯蚓密度实验 |
2.3 样品测试分析 |
2.3.1 污泥理化性质测定 |
2.3.2 污泥重金属分析 |
2.4 数据处理 |
3 生物炭添加对蚯蚓存活效应的影响 |
3.1 蚯蚓在不同类型生物炭改性污泥中适应特性 |
3.2 不同类型生物炭对污泥理化性质影响 |
3.3 不同类型生物炭对污泥氮磷影响 |
3.4 生物炭改变污泥中蚯蚓适应性影响因素 |
3.5 本章小结 |
4 不同密度蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥理化特性的影响 |
4.1 蚯蚓在稻壳堆肥污泥中生存特性 |
4.2 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥pH、EC和有机质的影响 |
4.3 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥中营养元素影响 |
4.3.1 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥全氮含量的影响 |
4.3.2 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥全磷含量的影响 |
4.3.3 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥全钾含量的影响 |
4.4 本章小结 |
5 不同密度蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥重金属行为的影响 |
5.1 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥中重金属总量的影响 |
5.2 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥中重金属有效态的影响 |
5.3 蚯蚓联合稻壳堆肥对污泥中重金属赋存形态的影响 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研结果 |
(10)农业废弃物肥料化过程中功能基因和抗生素抗性基因变化机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 文献综述 |
1.2.1 畜禽养殖废弃物中的ARGs |
1.2.2 畜禽养殖废弃物中ARGs的削减 |
1.2.3 接种微生物对好氧堆肥过程的影响 |
1.2.4 好氧堆肥过程中微生物群落变化研究 |
1.2.5 好氧堆肥过程中纤维素降解、固氮功能微生物研究 |
1.2.6 有机肥施用对土壤—蔬菜系统中ARGs累积和传播的影响 |
1.3 主要研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中抗生素抗性基因和细菌群落的影响 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 试验装置及样品采集 |
2.1.2 理化指标测定 |
2.1.3 DNA提取和qPCR |
2.1.4 16S rRNA高通量测序 |
2.1.5 数据统计分析 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 堆肥过程中理化参数的变化 |
2.2.2 堆肥过程中ARGs和 MGEs丰度变化 |
2.2.3 堆肥过程中细菌群落的变化 |
2.2.4 环境因子、细菌群落和MGEs对 ARGs变化的影响 |
2.3 结论 |
第三章 接种木质素降解菌对堆肥过程中纤维素降解基因和真菌群落的影响 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 试验设置及样品采集 |
3.1.2 理化指标分析 |
3.1.3 DNA提取和qPCR |
3.1.4 18S rRNA高通量测序 |
3.1.5 数据分析 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 堆肥腐熟度指标分析 |
3.2.2 堆肥过程中真菌群落多样性的变化 |
3.2.3 堆肥过程中真菌群落组成的变化 |
3.2.4 堆肥过程中真菌群落的network分析 |
3.2.5 18S rRNA和纤维素降解基因丰度在堆肥过程中的变化 |
3.2.6 影响真菌纤维素降解基因变化的因素 |
3.3 结论 |
第四章 接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中固氮基因丰度及其微生物群落的影响 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 试验设计 |
4.1.2 堆肥理化指标分析 |
4.1.3 DNA提取和qPCR |
4.1.4 nifH基因的Illumina MiSeq测序分析 |
4.1.5 数据统计与分析 |
4.2 结果和讨论 |
4.2.1 堆肥过程中nifH基因丰度的变化 |
4.2.2 堆肥过程中固氮群落多样性的变化 |
4.2.3 堆肥过程中固氮群落组成的变化 |
4.2.4 堆肥过程中固氮微生物群落的network分析 |
4.2.5 影响nifH基因丰度的因素分析 |
4.3 结论 |
第五章 多阶段接种功能菌对堆肥过程中抗生素抗性基因和细菌群落的影响 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 试验设置及样品采集 |
5.1.2 堆肥理化参数分析 |
5.1.3 DNA提取和qPCR |
5.1.4 16S rRNA高通量测序 |
5.1.5 数据统计与分析 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 接种功能菌对堆肥理化因子的影响 |
5.2.2 接种功能菌对堆肥过程中ARGs和 MGEs丰度的影响 |
5.2.3 接种功能菌对堆肥过程中MRGs的影响 |
5.2.4 接种功能菌对堆肥过程中细菌群落的影响 |
5.2.5 理化因子、细菌群落、MRGs和 MGEs与 ARGs之间的关系 |
5.3 结论 |
第六章 有机肥施用对土壤和蔬菜中抗生素抗性基因累积和传播的影响 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 试验设置及样品采集 |
6.1.2 土壤和蔬菜样品DNA提取和qPCR定量 |
6.1.3 16S rRNA高通量测序 |
6.1.4 数据分析 |
6.2 结果与讨论 |
6.2.1 土壤和蔬菜组织中ARGs、MRGs和 MGEs绝对丰度变化 |
6.2.2 土壤和蔬菜组织中ARGs、MRGs和 MGEs相对丰度变化 |
6.2.3 土壤和蔬菜组织中细菌群落和HPB的变化 |
6.2.4 土壤和蔬菜组织中ARGs的主要影响因素 |
6.3 结论 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究创新点 |
7.3 研究不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、猪粪混合堆肥过程中重金属含量的变化(论文参考文献)
- [1]堆肥过程中腐殖质钝化重金属的作用机理研究进展[J]. 努尔比耶柯孜·麦麦提,张春友,薛娇,陈聪. 农业与技术, 2021(20)
- [2]生物炭对猪粪堆肥腐熟度及重金属钝化效果的影响[D]. 王亚梅. 塔里木大学, 2021(08)
- [3]金霉素对猪粪好氧堆肥过程抗性基因迁转影响的研究[D]. 王瑶. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]猪粪堆肥过程氮素转化与抗性基因转移机制及调控技术[D]. 武一奇. 哈尔滨工业大学, 2021
- [5]改性生物炭对猪粪堆肥中重金属钝化的影响研究[D]. 周文龙. 东北农业大学, 2021
- [6]菌糠对猪粪好氧堆肥理化性质的影响及对腐熟特性的评价研究[D]. 候玉勇. 塔里木大学, 2021(08)
- [7]畜禽粪便堆肥腐殖质促进微生物还原Cr(Ⅵ)研究[D]. 黄宏伟. 桂林理工大学, 2021(01)
- [8]堆肥工艺钝化粪肥中重金属及其形态变化的研究进展[J]. 郑丁瑀,王珏,常瑞雪,陈清. 农业资源与环境学报, 2021(05)
- [9]蚯蚓在污泥堆肥环境下存活特性及其对污泥降解效能的实验研究[D]. 邵将. 安徽理工大学, 2020(07)
- [10]农业废弃物肥料化过程中功能基因和抗生素抗性基因变化机理研究[D]. 胡婷. 西北农林科技大学, 2020