四环素类抗生素在畜禽养殖业中的大量使用给生态环境带来了严重危害. 从活性污泥中筛选到一株对四环素具有良好降解能力的高效降解菌株,命名为TTC-1. 形态观察、 革兰氏染色及16S rRNA序列分析表明该菌株为革兰氏阴性菌,并鉴定为克雷伯氏菌( Klebsiella pneumoniae). 采用单因素试验分别研究温度、初始p H 、接种量、金属盐种类等因素对该菌株四环素降解效率的影响. 基于单因素试验结果,通过响应面优化该菌的四环素降解条件,拟合得到二次多项回归模型,确定了降解四环素的最佳条件为温度34.4 ℃,pH 7.22,MnSO4浓度0.32 g/L. 在最优条件下,预测四环素降解率为93.77％,验证值为94.26％,说明建立的模型具有较高的精度. 本研究表明TTC-1对四环素具有良好降解效果,有望为该菌在含四环素的实际废水生物强化处理过程中提供理论参考. (图4 表3 参24)

当前规模化畜禽养殖业排放含有大量氮磷、重金属和有机污染物的粪污废水,导致生态环境遭受严重的污染,治理畜禽废水的任务迫在眉睫.由于传统畜禽废水处理方式及应用存在较多不足,基于微藻生物技术处理废水的研究得到越来越多的关注.微藻是一种广泛存在于水体中的单细胞生物,具有高效的脱氮除磷及纳污能力,其主要利用同化作用吸附污水中的氮,通过磷酸化作用吸附、沉降磷,依靠细胞膜上的官能团对重金属进行富集.基于以上生理基础,大多数微藻的氮磷吸附率和重金属富集率可以高达80％.目前微藻对畜禽废水污染组分的处理的研究主要集中在氮磷、重金属,实际应用方式多为高效藻类塘、活性藻、固定化技术、光生物反应器等.但是微藻处理畜禽废水仍存在分子机理研究较少,生产实际经验不足等问题.基于微藻处理畜禽废水的机理,通过综述若干微藻去除氮磷、重金属等污染物的效率,总结国内外微藻废水处理技术的研究及存在问题,展望了微藻废水工程发展前景.

为了实现畜禽养殖废水处理过程中污泥的减量化,从不同样品中筛选得到8株污泥降解菌.以污泥作为唯一的碳源和能源来验证8株菌的污泥降解效果,最终得到3株污泥降解优势菌株,分别为嗜线虫沙雷氏菌Serratia nematodiphila H1、产吲哚金黄杆菌Chryseobacterium indologenes B4和苍白杆菌Ochrobactrum thiophenivorans D7.其中嗜线虫沙雷氏菌H1对污泥的可挥发性悬浮固体(volatile suspended solids,VSS)去除率最高,达52.9％,比对照组的41.6％提高27.2％;产吲哚金黄杆菌B4和苍白杆菌D7对污泥的VSS去除率次之,分别为48.6％和47.5％,比对照组提高16.8％和14.2％,均有显著的污泥降解效果.

地表水硝酸盐(NO3-)污染会造成水生态环境损害,引起水生态系统发生退化.通过溯源研究能够及时发现隐患和危害的源头,对保障水生态环境安全具有重要的意义.本研究选取渭河流域关中段13个子流域为研究对象,运用同位素方法结合水化学研究土地利用类型与地表水NO3-含量的关系,准确识别NO3-的主要污染来源.研究结果表明,整个流域NO3-含量范围为4.2-150.1 mg/L,平均含量38.2 mg/L.约有35.3％的样品NO3-含量超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中硝酸盐的含量.渭河干流污染较支流严重,南岸支流较北岸支流污染严重.渭河干流、支流的源头及上游区域NO3-浓度普遍较低,说明受人类活动影响较小,沿着河流流向,NO3-浓度逐渐升高.耕地和城乡/工矿/居民用地面积与地表水NO3-浓度呈显著正相关(P＜0.05),相关系数分别为0.627和0.830.而草地和林地与NO3-浓度呈显著负相关(P＜0.05),相关系数分别为-0.775和-0.695.流域内,NO3-污染来源主要为动物排泄物及生活污水和工业废水的排放.农业活动中化肥的施用也是NO3-升高的一个重要原因.根据流域污染溯源结果,建议规范建设用地,加强污水排放和畜禽粪便的管理,同时提高化肥的使用效率,以达到减少水生态环境损害的目的.

生态补偿标准研究是国内外流域生态补偿领域研究的热点话题.以国家生态补偿试点区九洲江流域为例,围绕生猪养殖跨界污染问题,以COD、TP、TN为目标控制污染物,计算水环境容量约束下的污染物削减目标量.设置禁养区关闭拆迁养猪场、高架床养殖模式改造、养殖粪尿废水集中处理3种典型控制方式,以污染物削减目标量为约束条件,构建线性规划模型求算不同治理情景下用于水污染控制的投入成本,从而求算最小生态补偿量.在此基础上以取水量、供水量、GDP为主要约束条件,建立中央、广东、广西政府生态补偿投入资金分担比例模型,明确中央、广东及广西政府各自分摊的生态补偿金额.此外,考虑到模型参数不确定性对生态补偿量的影响,对模型参数进行了蒙特卡罗模拟和灵敏度检验,求算高架床养殖容积比(k1)、限养区污水入河系数(k2)、高架床养殖模式日排水量(k3)及传统养殖模式日排水量(k4)不确定条件下生态补偿量的所有可能值及模型参数方差贡献率.结果 显示:(1)在90％保证率水质达标下,流域水环境COD、TP、TN污染物削减总量目标分别为378752.98 t、2161.60t和13951.70 t;(2)基于成本核算法得到生态补偿量为15.03亿元,中央、广西、广东政府分摊金额分别为3.76、3.31、7.96亿元;(3)95％置信水平下,两种情景下生态补偿量置信区间分别为[12.51亿元,17.42亿元]、[9.34亿元,21.93亿元];(4)利用参数灵敏度分析得到情景一生态补偿策略下模型参数k1、k2、k3方差贡献率分别为79.50％、18.90％、1.60％,情景二生态补偿策略下模型参数k2、k4方差贡献率依次为88.80％和11.20％.

在前期的研究中发现了一株吲哚高效降解菌IDO5,本研究主要对其降解猪粪废水吲哚的性质进行了测定.首先通过形态学和16S rRNA序列分析,并初步分析了IDO5对吲哚的降解效果和可作用的底物类型.其次比较了转速、温度、pH、碳源等因素对IDO5降解猪粪废水中吲哚的影响.最后利用GC-MS分析IDO5降解吲哚的产物结构和降解途径.结果表明,IDO5不仅能够利用吲哚为碳源生长,而且能够降解3-甲基吲哚、苯酚、甲酚等多种污染物,具有广泛的底物谱.菌株IDO5降解猪粪吲哚最适的条件为:温度37oC,转速170 r/min,pH 9,在此条件下24 h内可降解猪粪废水中98.2％ 的吲哚,去除效率较高.甚至在额外添加100 mg/L吲哚的情况下,IDO5依然能够以93.7％ 的高降解率去除吲哚.IDO5在降解吲哚过程中形成红色的产物,通过GC-MS分析,菌株IDO5降解吲哚很可能是通过吲哚→靛红→邻氨基苯甲酸→邻甲基苯甲醛途径.本研究表明,菌株IDO5不仅具有较强的吲哚降解能力,而且还能作用多种吲哚类化合物,对pH适应能力也较强,能够在广泛的条件下对畜禽养殖废水中的吲哚进行有效降解,具备一定应用价值.

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是威胁水产养殖业安全最严重的病原微生物之一,同时还存在人畜共患的典型特征.随着抗生素、抗菌药物的主动使用和被动暴露(医院生活废水、畜禽养殖污水排放至养殖水体环境),嗜水气单胞菌多重耐药问题日益突出,给水产养殖和人体健康均带来潜在风险.而合理联合用药不仅可减缓和阻控细菌耐药性产生,还能减少药物残留.本文首先分析联合用药遵循的原则及应关注的方向,阐述耐药产生的原因及联合用药影响耐药性的作用机制,综述研究联合用药阻控嗜水气单胞菌耐药性的动态进展,最后提出如何推进的思考和展望,旨在为水产养殖业通过联合用药手段控制嗜水气单胞菌耐药性提供防控策略和解决手段.

畜禽养殖废水是抗生素抗性基因(ARGs)的重要贮存库,环境风险不容忽视.本研究考察了夏、冬两季养猪废水中高环境风险四环素抗性基因(TRGs)在水平潜流入工湿地中的分布和去除情况,通过外源添加四环素(TC)和铜离子(Cu2+)探究了养猪废水中抗生素与重金属单一和复合污染对湿地出水中TRGs丰度的影响.结果表明:养猪废水中3种高环境风险TRGs(tetM、tetO、tetW)均有检出,人工湿地可有效消减废水中的TRGs,夏、冬两季时出水中TRGs的绝对丰度较进水分别降低1.1～2.4和1.7～2.9个数量级.TRGs在湿地土壤中的丰度呈现出水端低于进水端、植物非根际低于根际、冬季低于夏季的特征.与对照相比,养猪废水中TC、Cu2+单一和复合污染在夏、冬两季均会导致湿地出水中TRGs相对丰度的增加.人工湿地作为一种生态处理工艺可用于控制畜禽养殖废水中的ARGs向环境中扩散.