天津市武清区农田土壤和蔬菜中重金属污染特征及来源解析

为评价中国北方典型农田土壤和蔬菜重金属污染特征,从天津市武清区分别采集45个农田表层土壤及对应的叶类蔬菜、32个农用畜禽粪便样品和4组土壤剖面,测定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共6种重金属的含量和形态,并利用相关性分析和主成分分析判断土壤中重金属污染的可能来源。结果表明:表层土壤6种重金属的累积程度依次为CdCrCuZnPbNi,其中26.7%的Cd超过了土壤环境质量二级标准(GB 15618—2018);叶类蔬菜根部存在重金属累积(尤其是Cd),但蔬菜叶片中并不存在重金属超标;研究区所施用的畜禽粪便中Cd的超标率为16%(参照NY 525—2012),其长期施用会造成表层土壤中重金属的累积;同时,表层土壤中高的可交换态Cd、Cu和Zn会增加作物吸收土壤中重金属的风险,是造成当地叶类蔬菜根部和叶片中重金属累积的原因之一。结合主成分分析结果:Cr和Ni主要来自于成土母质; Zn主要受农业活动影响,如畜禽粪便的施用; Cd和Pb主要受工业活动影响; Cu为复合污染,受工业和农业活动共同影响。综上所述,研究区土壤和畜禽粪便中存在Cd超标现象,虽然目前蔬菜叶片中重金属未超标,但应该注意控制或减少农业和工业污染对蔬菜地重金属的影响,以确保农田土壤和蔬菜的安全。     

畜禽粪便施用对稻麦轮作土壤质量的影响

通过采集试验区长期施用鸡粪 (PL)、猪粪 (LM) 和化肥 (CF) 的稻麦轮作耕层和犁底层土壤,分析了不同施肥处理土壤有机碳和养分含量、土壤物理结构特征、土壤生物学性质的差异,探讨了长期施用畜禽粪便对土壤质量的影响。研究结果显示,长期施用畜禽粪便耕层和犁底层土壤有机碳含量显著高于施用化肥处理(P<0.05);与CF处理比较,PL和LM处理土壤氮、磷、钾全量和有效养分含量均明显增加,其中耕层土壤Olsen-P 含量为施用化肥处理的7-8倍,速效钾含量比施用化肥土壤高89.2%-102.9%。施用畜禽粪便明显改善了土壤物理结构,其耕层土壤大孔隙体积、中孔隙体积和总孔隙度分别为CF处理土壤的1.48-1.70倍,1.35-1.75倍和1.07-1.11倍;土壤团聚体水稳定性显著增强,而土壤抗张强度显著降低。施用畜禽粪便土壤微生物和生化性质也明显高于施用化肥土壤,其中LM处理耕层土壤MBC和MBN最大,分别是CF处理土壤的2.1倍和1.5倍;施用畜禽粪便土壤脲酶和转化酶活性也分别为施用化肥土壤的3.5-6.7倍和1.6-2.1倍。相关分析显示,土壤有机碳含量与各肥力指标间均表现出极显著相关(P<0.01)。研究结果说明,长期施用畜禽粪便土壤质量显著高于仅施化肥土壤。     

有机肥施用对土壤环境潜在风险研究进展

施用有机肥是培肥地力、改良土壤的重要方式, 有机肥在提高土壤供肥能力和作物产量、改良作物根际生态环境、改善作物的营养品质及抑制病虫害发生等方面具有重要作用, 但施用有机肥也会带来一定的土壤环境风险。对规模化养殖来源为主的有机肥施用带来的土壤环境的风险进行了综述。未腐熟的有机肥施入农田易出现烧苗、病虫害等问题, 对农田作物环境造成不利的影响; 规模化养殖场畜禽粪便生产的有机肥存在重金属、抗生素和激素残留的现象, 施入农田具有一定的重金属和有机污染物污染的风险; 此外, 有机肥的不合理的施用还存在农田氮磷流失, 可能会对水体造成富营养化的风险。通过分析有机肥对土壤肥力及环境风险的影响, 为农业生产中有机肥的合理施用提供借鉴, 在降低环境风险的同时达到培肥土壤与提高作物产量和品质的目的。     

典型抗生素在土壤-水-蔬菜系统中迁移分布的研究

通过施用畜禽废物和抗生素污染进行芥菜盆栽试验,从而研究典型抗生素(QNs、SAs和TCs)在土壤.水一蔬菜系统的迁移分布规律.研究结果表明:蔬菜、渗漏水、土壤中均检测到多类抗生素,抗生素在不同介质中的含量与施加抗生素的种类及其含量等因素有关.盆栽后,土壤中抗生素残留量为:QNsTCsSAs,施加猪粪总体上不会造成土壤抗生素污染(ENF除外);只施用畜禽废物的土壤渗漏水中抗生素含量较低(<40.77 μg·L-1),而添加抗生素污染的土壤渗漏水中抗生素含量明显升高(<2.28 mg·L-1),施加猪粪会造成渗漏水抗生素污染;SMT、ENF、OTC、TC这四种药物在盆栽芥菜中均被检出,其中OTC检出率最高,而SMZ则未检出,施加猪粪会造成芥菜抗生素污染.     

抗生素耐药基因在畜禽粪便-土壤系统中的分布、扩散及检测方法

抗生素耐药基因作为一种新型的环境污染物已引起研究者的高度关注。畜禽养殖业长期将抗生素添加到饲料中,在促进动物生长、预防和治疗动物疾病等方面起了重要作用。这些抗生素大多数不能被动物完全吸收,在动物肠道中诱导出耐抗生素细菌和抗生素耐药基因,并随着粪便排出体外。畜禽粪便作为重要的抗生素、耐抗生素细菌和抗生素耐药基因储存库,通过堆粪、施肥等农业活动进入土壤环境中,可刺激土壤中耐抗生素细菌和抗生素耐药基因的富集。耐药基因借助于基因水平转移等方式在土壤介质中进一步传播扩散,甚至进入植物中随食物链传播,对生态环境和人类健康造成极大的威胁。为了正确评估抗生素耐药基因的生态风险,本文结合国内外相关研究,系统阐述了畜禽粪便-土壤系统中抗生素耐药基因的来源、分布及扩散机制,同时探讨了细菌耐药性的主要研究方法,指出堆肥化处理仍是目前去除抗生素耐药基因的主要手段,并对今后的研究方向进行展望。     

基于遥感的饮用水源地农业面源污染负荷估算

近年来,农业面源污染(NPS)造成的水环境污染越来越严重、影响饮用水的安全,引起业内广泛关注。本文选取柴河饮用水源地二级保护区为研究对象,通过对当地居民进行问卷调查,提出一个新的机制性的方法来评估NPS的污染源(农业种植、畜禽养殖和农村生活)。利用动态平衡方程N污染=N流失+(1-α)N人+(1-β)N畜禽来分析TN、TP的动态变化和估算NPS总负荷。畜禽养殖和农村生活污染负荷评估采用排污系数法。此外,农业种植污染中施用化肥是一个重要的来源。利用遥感数据结合物候学理论,采用分类决策树法对作物进行分类并提取作物信息,确定作物类型。再建立归一化植被指数NDVI和不同作物产量之间的估产模型,施用肥料量可由此核算出来。结果表明,作物类型对遥感数据敏感,作物遥感估产模型的决定系数(R2)为0.91和0.64。由农业种植产生的TN和TP是最大的污染负荷,分别为205.9和61.61 t·a-1,这表明,农业种植是NPS的主要来源。研究成果有助于指导柴河饮用水源保护区的管理和降低下游水体受到污染的风险,达到恢复生态环境的成效。     

减少农业对水体污染的对策与措施

水体富营养化是一个全球关注的问题。逐渐增加的化肥施用量和畜禽养殖业产生的粪便进一步引起营养流失,进而产生了N、P营养物质的不平衡。因此农业面源污染已被视为水体富营养化的主要污染源。本文简要地概述了农业面源污染对造成水体富营养化的危害,同时介绍了国内外防治农业面源污染的主要措施,包括面源控制措施和转移转化措施。指出了建立稳定、和谐与良性循环的农业生态系统是治理农业面源污染的长久之计。     

堆肥对土壤重金属垂直分布的影响与污染评价

对不同畜禽粪便堆肥与土壤重金属垂直分布的关系进行了研究．结果表明,在畜禽粪便堆肥过程中,粪堆下土壤pH值和有机质显著增加,其pH和有机质含量的垂直分布表现为从表层到底层逐渐降低．各种畜禽粪便粪堆下土壤Zn、Cd含量明显增高,且从表层到底层呈逐渐减小的趋势．鸡粪和猪粪堆下土壤Cu含量随土层深度增加而降低;牛粪堆下土壤Cu含量随土层深度增加没有明显的变化．自然条件下Cd和Zn在土壤系统中的迁移能力大于Cu．各粪堆下的部分土层Cu、Zn、Cd含量超过我国土壤环境质量一级标准．应用地质积累指数法对各土层污染评价的结果表明,只有肉鸡粪堆下0～10cm土壤和蛋鸡粪堆下0～40cm土壤受到轻度Zn污染,其它粪堆下各土层均未受到Cu、Zn、Pb和Cd污染．     

畜禽粪便中抗生素抗性基因的分布特征及消减技术研究进展

随着集约化畜禽养殖业的不断发展,兽用抗生素的长期使用导致畜禽粪便抗生素抗性基因污染日益严重,对生态环境和人类健康造成严重危害。如何有效消减畜禽粪便中的抗生素抗性基因成为当前研究热点。本文系统总结了畜禽粪便中抗生素抗性基因的产生途径、分布和影响因素,并阐述了好氧堆肥、厌氧消化及其强化工艺消减畜禽粪便抗生素抗性基因的研究进展,根据现有工艺研究存在的问题展望了今后的重点研究方向,为畜禽粪便中抗生素抗性基因的消减提供理论基础和技术支撑。     

网柄菌在畜禽粪便生物防治中的应用浅谈

当前畜禽粪便污染十分严重,由此造成的生物危害十分严重,而现如今畜禽粪便的处理方式都存在一定的缺陷,初步研究表明网柄菌可以捕食畜禽粪便中的有害细菌并极大限度的保留了原有的营养成分,所以可以推测网柄菌在原位生物防治中的应用前景可观。     

农田土壤中铜的主要输入途径及其污染风险控制

综述农田土壤中畜禽粪便、杀菌剂、再生水和化肥等途径对铜的输入及其污染风险,以土壤理化性质为切入点概述外源铜进入土壤后的吸附-解吸和移动性特点,探讨不同作物类型和土地利用方式对农产品中铜含量和对通过膳食途径铜健康风险的影响,并针对实际生产提出规避农田土壤铜污染风险的有效措施.     

鸡粪及畜禽废弃物资源化再生饲料技术

随着世界畜禽饲养业的蓬勃发展 ,以及饲养密度的急剧增加 ,畜禽饲养及活体加工过程中产生的大量排泄物及废弃物的密集排出对人类及其他生物、包括畜禽自身生活环境造成污染 ,由于集约化的经营和饲料成分复杂化 ,畜禽粪便从有机肥料变成环境污染源了。给人类及其他生物的健康生存构成了很大威胁。因此 ,控制和消除畜牧业的环境污染 ,多渠道、多途径广辟饲料资源 ,已成为环保事业和畜牧业生产面临的重要课题。现就鸡粪及畜禽废弃物资源化再生饲料技术介绍如下 ,供同行参考 ,同时也希望引起人们对此问题的重视。1　鸡粪资源化再生饲料技术1.1　…     

施用尿素对土壤中Cd、Pb形态分布及植物有效性的影响

采用室外盆栽试验,研究了在镉(25mg·kg-1)、铅(1000mg·kg-1)单一污染及其复合污染的土壤中,施用不同剂量尿素(0、100、200、400、800mg·kg-1)对小麦根际和非根际土壤镉、铅形态、小麦植物体镉、铅浓度的影响,为重金属污染土壤的防治提供依据。结果表明:增加尿素施用水平显著提高了小麦不同部位镉、铅浓度,尿素施用促进小麦对镉、铅的吸收与其对土壤中镉、铅形态分布的影响紧密相关,尿素施用引起土壤pH下降,提高土壤中交换态镉、铅含量,而交换态是最易被植物吸收利用的部分,这是尿素施用提高镉、铅植物有效性的主要原因;与单一污染相比,镉、铅复合污染抑制了小麦对铅的吸收,但促进了小麦对镉的吸收。     

中国畜禽粪便污染现状及产沼气潜力

为弄清中国畜禽粪便排放总量、污染现状及其资源化潜力,通过查阅文献确定了主要估算参数,并结合畜牧业统计数据估算了2009年中国畜禽粪便排放量及其污染物含量、粪便农用地负荷并对畜禽粪便中氮、磷农用地负荷进行预警分级;同时估算了粪便资源沼气潜力。结果表明:2009年中国畜禽养殖业粪便排放总量为32.64亿t鲜重,其中BOD、COD含量分别为7273.95和8039.96万t。全国单位面积农用地畜禽粪便负荷为26.8t·hm-2,氮、磷素负荷分别为158.42和47.92kg·hm-2。预警分级显示:牧区畜禽养殖业对环境不构成威胁;农区除山西、黑龙江外,其他地区均出现不同程度的氮素污染,而磷素的影响在农区普遍存在。2009年畜禽粪便资源沼气潜力约1200亿m3,其中,大中型畜禽养殖场沼气潜力为240亿m3,约合天然气135亿m3。目前沼气工程已成为环境保护和能源结构调整的一种重要手段。     

水质污染的常规分析指标

臭味是判断水质优劣的感官指标之一。洁净的水是没有气味的,受到污染后会产生各种臭味。常见的水臭味有:霉烂臭味(主要来自生物体的腐烂)、粪便臭味、汽油臭味、臭蛋味(来自硫化氢)。化学品引起的臭味是多种多样的,如氯气味、药房气味(主要来自酚类的污染)等,饮用有臭味的水会引起厌恶感。在有臭味的水中生长的鱼类和其他水生生物也可能有异味。游览区的河水和湖水有臭味会影响旅游。中国颁布的《生活饮用水卫生标准》和《地面水卫生标准》都规定水不得有异臭。pH值pH值是水中氢离子活度的负对数,pH为7表示水是中性,大于7     

低植酸作物突变体研究进展

植酸是玉米(Zea mays)、小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)、水稻(Oryza sativa)和大豆(Glvcine max)等籽粒中广泛存在的一种有机酸(6-肌醇磷酸),其与K 、Ca2 、Mg2 和Fe3 等金属离子形成的植酸盐是微量营养元素的重要贮存形式.植酸及植酸盐不能被人和非反刍动物所吸收利用;植酸摄入体内后还会和其他来源的微量营养元素结合形成植酸盐,造成这些营养元素的生物有效性下降,从而造成微量元素缺乏症.此外,大量的植酸及植酸盐随粪便排出,造成严重的环境污染,尤其是水体富营养化.由于土壤中缺乏分解微生物,即使畜禽粪便作有机肥还田仍不能被作物吸收利用.近年来,利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体.本文对植酸的生物合成过程、低植酸突变体的诱发与研究、低植酸突变体的遗传特征与可能机理及营养评价进行了综述,并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析.     

低植酸作物突变体研究进展

植酸是玉米(Zea mays)、小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)、水稻(Oryza sativa)和大豆(Glvcine max)等籽粒中广泛存在的一种有机酸(6-肌醇磷酸), 其与K+、Ca2+、Mg2+和Fe3+等金属离子形成的植酸盐是微量营养元素的重要贮存形式。植酸及植酸盐不能被人和非反刍动物所吸收利用; 植酸摄入体内后还会和其他来源的微量营养元素结合形成植酸盐, 造成这些营养元素的生物有效性下降, 从而造成微量元素缺乏症。此外, 大量的植酸及植酸盐随粪便排出, 造成严重的环境污染, 尤其是水体富营养化。由于土壤中缺乏分解微生物, 即使畜禽粪便作有机肥还田仍不能被作物吸收利用。近年来, 利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。本文对植酸的生物合成过程、低植酸突变体的诱发与研究、低植酸突变体的遗传特征与可能机理及营养评价进行了综述, 并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。     

不同畜禽粪便所含金霉素在土壤中的动态变化及降解途径

采用室内模拟培养试验,研究了畜禽粪便中所含金霉素在土壤中含量的动态变化及消解途径.结果表明:畜禽粪便中金霉素在土壤中的降解呈"L"型,但不同粪肥种类和用量处理的变化速率和减少率有显著差异(P＜0.05);180 d时,鸡粪处理土壤中金霉素减少率低于猪粪处理,低浓度鸡粪和猪粪处理土壤中金霉素减少率最大,可达85.4%和92.3%;减少率与畜禽粪便用量呈负相关,与时间呈正相关;畜禽粪便中的金霉素在土壤中的降解提高主要是外源微生物降解,占总减少量的75.7%,光降解和其他降解所占比例较小;随着培养时间的延长,微生物的降解作用增强,光解作用减弱.综上所述,随着时间的延长,畜禽粪便中的金霉素随自身分解和微生物等作用降解而逐渐减少,但短期内可能产生环境危害.     

生态农业与有机农业

正生态农业重视从农业生产的源头入手,尽可能缓解化肥、农药和畜禽粪便等对土壤和水体的污染;它通过生态关系调整和系统结构功能整合等方面的微妙设计,利用各个组分的互利共生关系,充分发挥农田生态系统的服务功能,使得农田生态系统能比常规农业耕作方式提供更多生态环境服务并减弱一些负面效应。可见,生态农业在发展高品质农产品时具有天生的优势。例如,在稻一鱼共生系统中,鱼类的活动     

畜禽粪污中残留抗生素降解方法进展

畜禽养殖业的迅速发展和疾病的日益复杂导致了兽用抗生素的广泛使用,但大部分抗生素不能被机体完全吸收,最终以原形或者代谢产物形式由粪尿排出,导致了畜禽粪便中大量残留抗生素。残留抗生素多途径进入土壤、水体,由此引起的潜在生态风险及抗性基因传播备受关注。本文总结了抗生素残留的降解方法:堆肥、厌氧消化、高级氧化、植物修复等,并对各种降解方法中的影响因素进行了阐述,以期为畜禽粪污的无害化处理和资源化利用提供参考。