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在规模化畜禽养殖行业中,各种促生长添加剂的使用十分普遍。这些添加剂在畜禽体内吸收量较少,大部分随粪便排出并通过各种途径进入环境中,变成污染物,带来了一定的生态风险。本文选取养殖业中常用的四环素类抗生素、洛克沙砷、磺胺嘧啶和铜离子作为研究对象,通过间歇试验研究其在厌氧消化过程的相关行为。研究的主要结论如下:
(1)考察了添加的抗生素和重金属对畜禽粪便厌氧消化过程的影响。试验结果表明,金霉素对产乙酸过程抑制性较大,而四环素和铜离子的影响则较小;抗生素和铜离子对产甲烷过程的抑制作用较产酸过程明显;各处理组甲烷总产量和对照组相比均有所降低,其中铜离子的抑制作用最强。在该厌氧条件下,四环素的半衰期为14-18天,降解率达88.5.91.6%;金霉素的半衰期为8-9天,降解率达97.7-98.4%。厌氧消化结束后,在对剩余固体残渣的分析中检测到铜元素的存在。
(2)通过响应面分析,研究了抗生素和重金属对厌氧消化的交互作用。金霉素的添加浓度对甲烷产量的影响显著,而四环素、铜离子对产甲烷量的曲面效应显著;四环素、金霉素及金霉素、铜离子的交互作用均达显著水平;随着金霉素浓度的增加,甲烷产量逐渐降低;而甲烷产量随铜离子和四环素浓度的增加而增大之后又随之减少。各因素单独对挥发性固体(VS)降解率的影响均不显著,但四环素和金霉素的交互作用下影响显著。
(3)考察了以蔗糖为底物的颗粒污泥厌氧消化过程中,外源添加的四环素、洛克沙砷和磺胺嘧啶的对降解的影响及其本身的转化行为。洛克沙砷对产酸和产甲烷过程均有明显的抑制作用,且抑制性随其浓度的升高而加剧;磺胺嘧啶对产酸过程的影响最小,四环素次之,两种药物对甲烷总产量影响均较小,但二者的联合抑制作用较明显。四环素和洛克沙砷在消化前3天浓度即迅速降低,直至检测浓度降为零,但在添加洛克沙砷的处理中发现了无机砷的存在;磺胺嘧啶在厌氧消化过程中较难降解。