生物多样性的好处范文

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生物多样性的好处

篇1

关键词:恩益碧;设施韭菜;根围土壤微生物多样性;生长;产量

中图分类号:S633.3 文献标识码:A 文章编号:1001-3547(2013)16-0064-05

恩益碧(Nutrient Enhancing Balancer,NEB)是美国根茂公司研制生产的新型有机生物高科技产品,其原理主要是使丛枝泡囊菌与植物根系形成共生关系,即形成丛枝泡囊菌根,该菌根一旦侵染作物根系,能以不同方式影响植物的代谢过程,促进根际有益微生物群落大量繁殖,分泌抗生素,吸收有害菌的营养,抑制有害菌的生长,促进作物形成庞大的根系,高效吸收作物原来无法利用的养分和水分,从而促进作物生长[1]。因此,恩益碧(NEB)具有“三多”(多生根、多开花、多结果)、“六抗”(抗重茬、抗病害、抗虫害、抗旱、抗寒、抗早衰)、耐涝、早熟、解磷、解钾等多种功能,是解决重茬病害的理想产品之一。目前,恩益碧(NEB)已在水稻、玉米、马铃薯、葡萄、加工番茄、豆类、甜菜等作物上得到广泛应用,具有显著的增产增收效果,在防治西瓜枯萎病、大豆和桃树根腐病以及马铃薯青枯病等方面也有报道[2~5], 但在设施韭菜的应用效果研究上尚未见相关报道。本研究采用传统稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,通过多次试验,研究了恩益碧(NEB)对设施韭菜根围土壤微生物多样性及生长和产量的影响,旨在为恩益碧能更广泛地应用于多种作物、更好地解决连作障碍和防治重茬病害提供有利的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

①供试药剂 恩益碧(NEB)(根施型,美国根茂公司生产);阿姆斯复合微生物肥(北京世纪阿姆斯生物技术股份有限公司生产);生化黄腐酸BFA浓缩抗丰剂(深州市盛华生物科技有限公司生产);微生物菌剂(中农绿康生物技术有限公司生产)。

②种植作物及品种 试验地点为宁夏同心王团镇旱作节水高效农业科技园区的半地下式拱棚,种植作物为韭菜,品种为雪晶一号。

③供试土壤 土壤采自宁夏旱作节水高效农业科技园区的半地下式拱棚设施韭菜的根围,土

壤pH值7.79,有机质含量8.42 g/kg,全盐含量

3.00 g/kg,全氮含量0.60 g/kg,全磷含量0.56 g/kg,全钾含量19.8 g/kg,速效磷含量17.8 mg/kg,速效氮含量65 mg/kg,速效钾含量308 mg/kg。

④培养基 均使用选择性培养基,分离培养细菌用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、真菌用马丁氏琼脂培养基、放线菌用改良高氏1号培养基。

⑤主要仪器设备 有立式电热蒸汽压力灭菌锅、烘箱、空气浴培养摇床、超净工作台、生化培养箱等。

1.2 试验方法

①不同生物菌肥对设施韭菜根围土壤微生物多样性及生长和产量的影响(小区试验) a.试验设计。试验共设4个药剂处理,处理1:阿姆斯复合微生物肥(5 kg/667 m2);处理2:生化黄腐酸BFA

(1 kg/667 m2);处理3:微生物菌剂(4 kg/667 m2);处理4:恩益碧(8 kg/667 m2);另设不施药为空白对照(清水),每处理重复3次,共计15个小区,随机区组排列,试验小区面积为18 m2。

b.施药方法及时间。韭菜定植时间为2012年2月2日。施药采用撒施法,于第一茬韭菜割除后,即2012年4月11日在该韭菜茬上分别撒施不同药剂处理后进行滴灌水。

c.不同生物菌肥对设施韭菜土壤微生物多样性的影响。土样采集方法:采用五点取样法,分别对不同处理设施韭菜的近根部土壤取样,采集深度为0~15 cm,将不同位点的土样混匀后装入保鲜袋内密闭,带回实验室内进行土壤微生物种类分离和数量测定。土样采集时间为5月7日(药后26 d)。

土样分离方法:采用稀释平板法。取10 g番茄植株根际土,加入装有100 mL灭菌水的250 mL三角瓶中,制成10-1稀释液,放入25℃、160 r/min的摇床上震荡15 min后取出,取其上清液依次制成10-5~10-2稀释液,无菌条件下分别取不同稀释浓度的番茄根际土悬液1 mL,加入到装有15 mL冷却至约45℃选择性培养基的灭菌培养皿中,迅速混匀后静止,每处理重复3次。待培养基凝固后倒置,放入28℃生化培养箱中培养3~7 d,取出后进行设施韭菜根围土壤细菌、真菌、放线菌3大菌群的菌落分离计数,并分别计算每1 g干土中不同种类韭菜根围土壤微生物的数量。

d.不同生物菌肥对设施韭菜生长和产量的影响。施药后于作物生育期内分别测定不同处理下设施韭菜的株高(30株/小区)、小区产量,并定期观测病虫害发生情况。

②恩益碧(NEB)对设施韭菜根围土壤微生物多样性及生长和产量的影响(大区试验) a.试验设计。将上述小区试验筛选出的效果较优的NEB药剂继续进行大区试验,测定其应用效果,大区面积为53 m2,施药剂量为8 kg/667 m2,并设不施药为空白对照。

b.施药方法。施药采用撒施法,于第二茬韭菜割除后,在该韭菜茬上撒施NEB药剂并灌水,依据不同茬次施药时间分别为2012年5月18日、6月30日。

c.NEB对设施韭菜土壤微生物区系的影响。土样采集方法、土样分离方法等均与上述小区试验相同;土样采集时间为2012年6月4日、7月11日、8月3日。

d.NEB对设施韭菜根围土壤微生物群落功能多样性的影响。土样采集时间为2012年8月3日。采用Biolog-ECO微平板方法测定。具体试验方法:称取10 g鲜土(称量前测量含水量),加入90 mL无菌生理盐水中,在摇床里振摇30 min,静止沉淀3~5 min,然后稀释100倍。将制备好的菌悬液倒入无菌移液槽中,使用八孔移液器将其接种于微平板的96孔中,接种量为150 μL/孔。接种好的微平板用保鲜膜包裹,保鲜膜上用注射针头扎若干个小眼,以保证微生物培养所需要的氧气,将微平板放到铺有纱布的塑料饭盒中,为防止微平板鉴定孔中的菌悬液挥发,纱布应保持一定的湿度,将微平板放入30℃恒温箱避光培养。

数据统计分析:每24 h读数1次,连续7 d,利用Excel和DPS软件对ECO结果进行统计分析。每孔平均颜色变化率(AWCD)计算方法:AWCD=

∑(C-R)/n,其中,C为处理每个碳源孔的光密度值,R为对照孔的光密度值,n为培养基碳源种类数。

e.NEB对设施韭菜生长和产量的影响。施药后分别于不同时期测定设施韭菜的株高(50株/大区)、大区产量,并定期观测病虫害发生情况。

2 结果与分析

2.1 不同生物菌肥对设施韭菜根围土壤微生物多样性及生长和产量的影响(小区试验)

①不同生物菌肥对设施韭菜根围土壤微生物多样性的影响 施用不同生物菌肥26 d(5月7日)后,采集不同处理土样进行设施韭菜根围土壤微生物种类和数量测定。由图1可知,与空白对照相比,各处理土壤细菌、真菌和放线菌数量均增加,尤其是细菌数量增加较为明显,微生物总量也呈明显增加趋势,说明施入生物菌肥有利于设施韭菜土壤微生物的繁殖和数量增加。从各处理来看,NEB处理使土壤中细菌、真菌、放线菌数量增加最快,其次是微生物菌剂和BFA处理。

②不同生物菌肥对设施韭菜生长及产量的影响 从表1测定结果可看出,各处理株高、小区产量均高于对照,植株长势良好,其中NEB处理表现最好,株高平均增加5.3 cm、小区产量增加1.0 kg/18 m2、增产率达13.3%,且在韭菜生育期内没有发现典型的有害生物发生,这可能也与设施韭菜种植时间较短有关。

2.2 恩益碧(NEB)对设施韭菜根围土壤微生物多样性及生长和产量的影响(大区试验)

①NEB对设施韭菜根围土壤微生物区系的影响 由图2可知,分别于2012年5月18日和6月30日施药后,在不同时期内所测定的NEB处理土壤微生物数量均明显高于空白对照,其中土壤细菌数量呈持续上升趋势,真菌呈先下降后快速上升趋势,而放线菌呈现持续降低趋势。说明施入NEB能够刺激设施韭菜根围土壤微生物数量显著增长,且NEB本身也含有大量的有益菌群,对土壤中微生物具有活化作用,可提高土壤微生物活性,改善土壤微生态环境的结构和功能,并抵制设施韭菜根围土壤有害生物的发生。

②NEB对设施韭菜根围土壤微生物功能多样性的影响 微生物代谢强度采用平均吸光度AWCD 来描述,从设施韭菜土壤微生物群落利用全部碳源的动力学特征图3可看出,随着培养时间的延长,土壤微生物群落利用全部碳源的量总体呈上升趋势,且NEB处理对全部碳源利用的AWCD值均明显高于空白对照,说明施入NEB能更迅速地提高土壤微生物对碳源的利用能力,从而使土壤微生态环境朝着更有利于作物健康生长的方向发展。

从表2可看出,NEB处理土壤中微生物群落功能多样性与空白CK相比存在一定差异性,其中处理的丰富度、多样性指数、均匀度均比对照高,表现出了一定的优势,说明施用NEB后,设施韭菜根围土壤微生物群落结构组成和代谢功能多样性发生了不同程度的变化。

③NEB对设施韭菜生长和产量的影响 表3测定结果表明,NEB处理的株高、产量均高于对照,株高平均增加4.1 cm、大区产量增加3.2 kg/53 m2、增产率达11.3%,植株长势良好,在韭菜生育期内没有典型的有害生物发生,说明该药剂具有较好的抗病虫、抗重茬、壮根、增产增收等效果,同时也可能与韭菜种植时间较短有关。

3 结论与讨论

本研究利用传统稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,通过多次试验,筛选出了防治设施韭菜连作障碍效果较优的恩益碧(NEB)生物菌肥,试验结果表明,施入恩益碧(NEB)能够使设施韭菜根围土壤中的细菌、真菌、放线菌数量增加,尤其是细菌、放线菌繁殖速度较快,真菌数量增加与添加丛枝泡囊菌有一定的关系;施入NEB后,土壤微生物群落对全部碳源的利用率较强,且土壤微生物群落丰富度、多样性指数、均匀度也表现出了一定的优势;NEB也能促进设施韭菜生长发育,起到壮根、增产、抗重茬和抗病虫等功效。

恩益碧(NEB)是美国根茂公司研制生产的一种包含丛枝泡囊菌根的有机生物高科技产品,具有“三多”(多生根、多开花、多结果)、“六抗”(抗重茬、抗病害、抗虫害、抗旱、抗寒、抗早衰)、耐涝、早熟、解磷、解钾等多种功能,是目前解决重茬病害的最好产品之一。NEB能够缓解或解决重茬病害,主要是通过其所依赖的丛枝泡囊菌根[6],使作物根系延伸,促进根际有益微生物群落大量繁殖,使作物形成良好的根际微生态环境,分解或者转化前茬作物所产生的毒素,减缓重茬种植的自毒现象,提高作物抗病、防病能力,使重茬作物健康生长。此外,丛枝泡囊菌根真菌也可占据作物根表,抢先吸收有害菌的营养,分泌抗生素,抑制或杀死有害菌。本研究中设施韭菜虽暂无重茬病害发生,这可能与韭菜连作年限较短有关,但本试验各项测定结果表明了施用NEB确实能够很好地改善设施韭菜根部土壤微生态环境,使其向着对作物生长有利的方向发展,今后将会继续进行深入研究。

参考文献

[1] 徐宗刚,宋立美,蔡梅红,等.丛枝泡囊菌根菌对西瓜枯萎病发生情况的影响[J].中国西瓜甜瓜,2003(2):23.

[2] 徐宗刚,孙廷刚,付学艳,等.恩益碧(NEB)防治西瓜枯萎病试验[J].植保技术与推广,2003,23(2):27-28.

[3] 申宏波,姚文秋,于永梅,等.不同类型生物农药对大豆疫霉根腐病的防治效果[J].大豆科学,2011,30(6):1 054-

1 056.

[4] 赵文翰.桃树根腐病的发生与综合防治[J].山西果树,2004(5):43.

篇2

关键词:喷漆废水 处理 工艺流程

中图分类号:X8 78 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(b)-0-01

1 喷漆废水的处理工艺

1.1 混凝-Fenton化学氧化法处理喷漆废水的工艺

原废水―混凝―过滤―氧化―中和―过滤―出水

在对废水进行处理的工艺中最普遍的方法就是混凝沉淀法,这种方法主要是针对不同的COD体系,让混凝COD去除率不断上升,因此需要选择合适且质量好的混凝剂,以及创造出最好的运行条件。对混凝剂的投放需严格控制,因为投放的药量不同会影响到混凝剂吸附在颗粒上的形态,另外水的pH值、颗粒浓度、水的流动情况等也需注意。氧化阶段主要是采用强的氧化剂来氧化分解污染物,这是纯粹的化学处理方法,这里用的氧化剂是过氧化氢和亚铁离子的结合即Fenton,这是一种氧化能力相当强的氧化剂,用它主要来氧化难以生物降解和氧化能力低的污染物。

1.2 磷化油漆废水的物化处理的工艺流程

废水―调节池―提升泵―涡流反应器―斜管沉淀池―气浮池―砂滤罐

废水在调节池中发生化学反应,池中主要投的药是CaCl2、絮凝剂、Na2CO3、PAM、PCA,这些都是调节池中的pH值,加药后采用压缩空气搅拌,这样不但能使絮凝体矾花快速生成且变成磷酸盐沉淀,还能使乳化类的石油破裂。等这些反应完成后废水就会进入涡流反应器,接着絮凝体会变成大点的矾花,其余的的废水会通过反应器流到斜管沉淀池,在沉淀池中使磷酸盐沉淀,SS、COD就被除去。进入到气浮池,这主要是用射流气浮来除去悬浮物、表面活性剂等。这些工序以后水已经相对清洁了,但要对废水进行回收,固要用砂滤罐再进行过滤,从而达到回收标准。

1.3 加压生化-混凝气浮法处理喷漆废水的工艺流程

混凝―气浮―加压曝气反应器―混凝沉淀―出水

在处理污水之前先根据不同的出水水质利用电泳除去废水中的悬浮物,接着使用脱脂、表调废水以及酸洗来调节水的pH值,为进入加压曝气反应器做准备,加压曝气反应器中主要是降解COD,经过一系列处理后,出水就可以和磷酸盐废水混合,从而沉淀除磷达到污水排放标准。

加压曝气生化反应器中还可以对喷漆废水中的有机物进行生物处理,这就是指在对废水中的有机物进行处理时,可以利用微生物的新陈代谢产生的物质来进行生生物化学反应,这样就可以将有机物分解为CO2、H2O等无毒物质,达到废水处理的目标。

1.4 酸碱中和-石灰助凝-PAC混凝-沉淀工艺的工艺流程

废水调节池―二级pH值调节池―混合槽(加石灰)―反应槽(PCA、PAM)―斜板沉淀池―排水

这种工艺主要是进行化学反应,在酸性废水中加入苛性钠、石灰等碱性中和剂;在碱性废水中加入盐酸、硫酸等酸性中和剂。在接下来的程序中用石灰来加速凝结,在这中间pH值的调节是十分重要的。在处理酸碱中和反应时都是用二级调节法,这样不但可以控制好pH值,还可以为以后的Al3+混凝沉淀打基础。

1.5 混凝沉淀―水解酸化―好氧生化联合处理的工艺流程

调节池―混凝―水解酸化―好氧生化池

实践证明水解酸化―好氧生化联合处理方法对喷漆废水的处理有着十分明显的效果。这种工艺主要是利用酸化的作用将大分子转化为小分子,这样就能提高废水的处理效果,这些环节中最重要的就是水解酸化,一旦将水解酸化的作用发挥到极致,那么整个处理工艺就可以得到明显的改善。将废水进行水解酸化时可以利用水解酸化菌,特别是CODCr≤1000 mg/L的低浓度喷漆废水,在处理时就可以忽略混凝沉淀处理,从而直接进行酸化好氧这道工序,同样会达到排放标准。

1.6 混凝沉淀和氧化絮凝复合床法的工艺流程

废水―混凝―氧化絮凝复合床―生化处理―排水

这种处理喷漆废水的工艺是目前对废水中的杂物进行排除、净化的既经济又合理的处理方法。它具有投资少、高效、实用性强、不产生次生污染等多重特性,现在国内大多都是采用这种处理工艺。

这种工艺的主要工序就是氧化絮凝复合床,这种设备就是根据污染物组成来填充可以除去固体、液体等有害物质的专用材料,以及氧化剂、催化剂等辅助材料,并且要将这些材料有序、合理的布置在氧化絮凝复合床内。除此之外,氧化絮凝复合床还可以不断的产生一定的羟基自由基等物质,这样不但能去除许多有毒物质,还可以将难以生化降解的物质也除去,从而达到有效的净化废水的目的,这样的水就可以达到排放标准。

2 喷漆废水处理中出现的问题与对策

2.1 出现的问题

近些年国内才开始研究喷漆废水的处理,由于废水中的悬浮物多并且还有许多难以进行生物降解的有机物,故而到现在为止,国内的使用的方法不够理想,工艺上达不到经济合理,装置上不够先进,方法上没有完善。若是利用过生物降解法,虽然可以使废水达到排放标准,但是会遇到很多难题。首先处理设备精良且复杂,占用的场地大,这就初步造成投资大。其次就是处理的废水,这种方法除了对入口的水质有要求以外,还要求处理的水必须连贯且量大,然而国内的喷漆废水排放大都是间歇性的。若是采用物化法则会出现排放的水水质不稳定,运行后的维护费用高以及水量及水质的起伏大等问题。

2.2 对策

根据生产废水的多少将企业分为两种,即产生很多的生活污水和喷漆废水的企业和只产生单一喷漆废水的企业。对于前一种企业可以将生活污水和喷漆废水混合,先让这些废水自行发酵,这样既可以将很难进行生物降解的有机物稀释,进而削弱它们对生物降解的抑制,除此之外,还可以利用发酵产生的代谢物来进行生物分解。对于第二种企业通常都会综合使用各种污水处理工艺,因为单一的污水处理工艺例如:化学混凝沉淀、漆雾凝聚沉淀等处理工艺都不能使水的质量达到稳定的标准,除此之外,这些处理方法还对进水的水质有着严格的要求,这就使得处理工艺复杂繁琐。面对这种情况多采用解酸化―好氧生化联合处理、混凝沉淀及氧化絮凝水复合床等综合处理工艺来进行生物

处理。

3 结语

总的来说,在处理喷漆产生的废水时,要对症下药,选用合适的处理工艺。因为生产工艺不同,那么产生的废水的水质也不尽相同,因此在处理时选择的工艺组合也不相同,归根到底要选用什么样的废水处理工艺要根据以下因素:喷漆的类型、产品的特点及其产量、生产规模等。

参考文献

[1] 谭雨清,关晓辉,刘海宁,等.混凝-氧化法处理喷漆废水的应用研究[J].工业水处理, 2006,26(10):75-76.

篇3

1、概述 由于污水中的污染物成份复杂、性质各异,要想达到理想的处理效果,必须采用相应的处理工艺。如:处理悬浮物、胶状体、油脂类物质一般采用混凝、气浮工艺;溶解性有机质一般采用生物化学分解工艺;沉降性固体颗粒一般采用过滤、沉淀等物理分离的方法……,传统方法是把各种工艺设备或设施相加,形成串连或并联,污水逐一经过各种不同设备或设施,按固定的路线、程序进行处理,这样必然导致污水处理工艺复杂、设备或设施占地面积大、投资多、运行费用高、操作管理难等问题。由宜兴市绿神环保有限公司开发的PS型生物流化床污水处理设备采用气浮、生物流化、氧化反应、A/OWH工艺及过滤等多种工艺技术综合集成,能根据污水中不同性质、不同成份、不同状态的污染物,分别在同一设备、同一过程中采用不同的处理手段进行综合处理,各类有机污水经其处理后完全能达标排放,部份可以直接回用。 2、综合工艺集成技术 2.1、雾化充氧技术与浮选法 污水经闭路循环高速喷射入特殊湍流装置形成雾化,增大与空气的接触界面,在一定压力下溶合成溶气水,气水溶解度达到一定比例时,溶解氧浓度保持在12mg/l左右,部份污染物在高浓度溶解氧的情况下发生化学反应,被直接氧化分解。溶气水通过释放器将压力迅速恢复到常压,释放出的大量微气泡吸咐凝聚于污水中悬浮杂质上,造成杂质整体比重小于污水的状态,依靠微气泡的浮力,使其上浮至水面,从而达到固液分离的目的。 2.2、生物流化床原理 生物流化床内装有特种悬浮状可流化性生物载体,载体利用流体动力学原理使其悬浮流化,溶气水释放的微气泡吸附在载体上,向好氧微生物提供充足的溶解氧。在特定条件下,污水作为微生物培养基,培养出微生物菌群,形成以最适宜增殖的微生物为中心,与多种多样生物相结合的一个生态系,并吸附凝聚大量的微生物菌胶体,固定在悬浮载体上,溶解性有机质在好氧微生物作用下,促进有机质的生化分解进程,使有机质转化成无机质。 2.3、A/OWH工艺与除磷脱氮 因为好氧生物无法彻底去除污水中的磷和氮,在设计污水处理方案时,一定要分别选用厌氧与好氧工艺(A/O或A2/O)相搭配,并要求一定的回流比,这样必然导致水力停留时间长,而且难以控制厌氧生物和好氧生物之间的动态平衡,无法消除磷的释放与吸收之间的时间差。A/OWH工艺是指在同一装置内混合存在两种相同密度、其它物理特性不同的生物载体,使其分别适合厌氧微生物和好氧微生物的生长条件,由于A/O混合,厌氧与好氧同步进行。厌氧载体具有极大的比表面积,工作时载体表面首先凝聚着好氧生物,并由里向外逐渐堵塞载体空间,形成一个硕大的封闭式的生物团,这时外部溶解氧无法渗透进去,造成生物团内部厌氧环境,在生物团中心好氧生物逐步被厌氧生物所替代,厌氧生物活性不断增强,同样,厌氧菌从里向外逐渐分解掉生物团内部被包裹的有机质,直到整个菌胶体从载体上脱落。然后,随着载体的悬浮运动及流体的推动力,包裹在里面的水质与外部的水质自动交换,重复A/O交替过程。A/OWH工艺就是利用除磷菌在厌氧条件下释放磷,在好氧条件下吸收磷的多次交替过程,从而达到生物除磷的目的。同样氨氮在有氧存在的环境下,通过生物硝化过程将污水中的有机氮和氨氮氧化为硝态氮,在缺氧环境下通过生物的硝化过程将硝态氮还原为氮气从水中逸出,部份氨氮被微生物新陈代谢所利用而变成细胞组成部份,并逐渐老化转变成剩余污泥从系统中排出。 2.4、重力过滤法 污水经生化和物化的共同作用,溶解性有机物和比重较轻的悬浮物得到彻底去除,部份比重较大、难分解的固体物仍存在水中,PS型生物流化床污水处理设备利用流化区出水的重力流过滤,过滤时以石英砂(或纤维球、活性炭、过滤膜等)截留水中固体杂质或菌胶体,反洗时水流逆向通过滤料层,使滤料层膨胀悬浮,借水流剪切和颗粒滤料间的碰撞摩擦力清洗滤料层,过滤和反洗两个过程交替进行,从而使水最终获得澄清。 3、兼具好氧与厌氧的悬浮填料(AOF复合填料) A/OWH工艺关键是使用兼具好氧与厌氧的悬浮复合填料,该种复合填料其外壳象多面空心球体,内部空间设置有呈放射状纤维体,复合后的平均比重为1.03-1.05g/cm3,使用过程中,比重能随着污水密度的变化而变化,该填料同时生长着好氧微生物和厌氧微生物,

篇4

关键词:金属-有机骨架材料; 样品预处理; 采样; 固相萃取; 固相微萃取; 评述

1 引 言

金属-有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一类以金属离子或金属簇为配位中心,与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成的多孔配位聚合物[1,2]。由于MOFs具有合成方法灵活、比表面积大、种类和性质多样、孔和晶体尺寸可调和热稳定性好等优点,因此,MOFs目前在气体储存[3]、催化[4]、传感[5]、药物传输、成像[6]、吸附[7]和分离[8]等领域得到了广泛应用。MOFs特独的结构特征和优异的性能也已在分析化学中显示出良好的应用潜力[9],特别是MOFs在色谱固定相[10~27]和样品预处理[28~45]中的应用。

MOFs制备方法多样,在实际应用过程中,可以根据不同需要,采用不同的合成方法。目前,常用于MOFs的制备方法包括水热(或溶剂热)法、室温搅拌法、微波辅助法、超声波辅助法和机械研磨法等。有关MOFs的制备可参考文献[46,47]。本文将对MOFs在样品预处理中的研究进展进行评述和展望。

2 MOFs在气态样品采集中的应用

MOFs具有比表面积大、孔道和性质可调等优点,非常适合于气态样品的采样和预富集。Ni等[28]以IRMOF-1为吸附剂捕获和预富集气态甲基膦酸二甲酯(DMMP)标样,发现IRMOF-1对DMMP的选择性好、吸附量大、富集倍数高、吸附速率快。IRMOF-1对甲苯的吸附量仅为0.10 g/g,而对DMMP的吸附量高达0.95 g/g。IRMOF-1吸附DMMP (642 μg/L)4 s后的富集倍数高达5000,远高于商品化吸附剂Tenax TA(仅为2)。IRMOF-1骨架上的DMMP结合位点(结合能约19 kcal/mol)以及IRMOF-1和DMMP之间的偶极-偶极相互作用是高选择性和快速吸附DMMP的关键[28]。

MOFs也已成功应用于实际样品的采集和富集。Gu等[29]报道了MOF-5应用于现场采样和富集并与热解吸GC/MS(TD-GC/MS)联用直接检测空气中的甲醛。结果表明,MOF-5对空气中的甲醛具有很好的采样和富集能力。MOF-5对甲醛的富集倍数分别是商品化吸附剂Tenax TA和Carbograph 1TD的53和73倍。即使在相对湿度为45%的条件下,MOF-5对空气中的甲醛依然有较好的现场采样和富集能力。采集了甲醛样品的MOF-5即使在室温下储存72 h后,甲醛的回收率还保持在90%,能够满足远距离样品的采集和检测。此外,MOF-5采样管在使用200次吸附/热解吸循环后,对甲醛的富集效率没有明显的降低。MOF-5对甲醛良好的富集效率可能来源于MOF-5较大的比表面积和骨架上Zn的金属位点[29]。

3 MOFs在固相萃取中的应用

将MOFs应用于固相萃取的研究始于2006年[30]。目前,MOFs已成功应用于各种形式的固相萃取研究[31~39]。Zhou等[30]以异烟酸铜MOF [Cu(4-C5H4N-COO)2(H2O)4]为吸附剂制备了固相萃取柱,并应用于流动注射在线固相萃取-高效液相色谱(HPLC)联用技术测定煤飞灰和水样中的痕量多环芳烃(PAHs)。由于各种PAHs具有不同的分子大小、形状和疏水性,因此异烟酸铜MOF对PAHs的富集倍数从200到2337不等[30]。

虽然在线固相萃取技术可以大大缩短样品分析时间、增加样品分析通量、减少操作程序、有效提高分析结果重现性和实现样品分析自动化,但对MOFs粒径和机械稳定性要求较高。颗粒较细的MOFs由于会产生较大的反压而难以应用于在线固相萃取。目前,具有适合粒径和机械稳定性的MOFs并不多,因此限制了MOFs在线固相萃取技术的发展和应用。基体分散固相萃取(Matrix solid-phase dispersion, MSPD)可以有效避免上述问题。文献[31~33]分别以Gd(DPA)(HDPA),(La0.9Eu0.1)2(DPA)3(H2O)3和Zn(BDC)(H2O)2为吸附剂,采用基体分散固相萃取药用植物和蔬菜中的农药残留物。这些MOFs对所研究的农药残留物的萃取效果优于或相当于商品化吸附剂如中性氧化铝和C18键合硅胶。Wang等[34]利用π-π及疏水作用,将 Zn(BTA)2 MOF应用于基体分散固相萃取食用油中的痕量苯并芘。

基体分散固相萃取虽然操作简单,但MOFs用量过大,成本过高。因此,Ge等[35]发展了以ZIF-8为吸附剂的微固相萃取(μ-SPE)方法,并应用于萃取环境水样中的PAHs。由于ZIF-8良好的尺寸选择性和骨架上Zn金属空位点与富电子PAHs之间较强的相互作用,ZIF-8对PAHs的萃取效果明显优于商品化吸附剂C18和C8。最近,Ge等又以ZIF-8为μ-SPE吸附剂,采用超声辅助乳化微萃取-涡流辅助多孔膜保护微固相萃取法(SAEME-VA-μ-SPE)富集和检测环境水样中的PAHs[36]和酸性药物[37]。该方法综合了两种高效微萃取技术,是一种快速、精确、简便的富集环境水样中痕量分析物的方法。该方法最大的优势在于任何与水不互溶的溶剂都可作为SAEME的萃取溶剂,任何固体吸附剂都可用于SAEME-VA-μ-SPE,因此拓宽了MOFs的应用范围。最近,周友亚等[38,39]将异烟酸铜MOF [Cu(4-C5H4N-COO)2(H2O)4]应用于磁力搅拌微固相萃取土壤中的PAHs和多溴联苯醚(PBDEs)。

磁分离技术具有操作简单、快速、兼容性和选择性好等特点,因此将MOFs与磁固相萃取结合很有吸引力。最近,Huo等[40]研究了原位磁化MIL-101用于快速磁固相萃取环境水样中的PAHs。基于PAHs和MIL-101配体之间的疏水和π-π作用以及PAHs与MIL-101金属空配位点之间的配位作用,磁化MIL-101对PAHs具有较好的萃取效率。这种基于MOFs的磁固相萃取方法具有操作简单、快速和富集效率高等优点,有望在环境和生物样品的痕量分析中得到广泛的应用。

上述有关MOFs在样品预处理应用,仅限于气体和有机小分子。近来,Gu等[41]将MOFs应用于生物样品中低丰度多肽的富集和高丰度蛋白的去除。通过筛选比表面积大、化学稳定性高、生物相容性好和孔径不同的MIL-53, MIL-100 和MIL-101作为吸附剂,对牛血清白蛋白消解肽标准溶液、血浆和尿样等进行样品预处理。结果表明,MOFs可选择性富集低丰度肽并同时有效去除蛋白质。2 fmol/SymbolmA@ L的多肽溶液经MIL-53, MIL-100和MIL-101富集后,信噪比增强因子分别为19, 64和98。不同孔径的MIL-53, MIL-100和MIL-101对不同分子质量范围的肽具有选择性富集。由于MOFs具有孔道高度有序、比表面积大、种类和性质多样等特点,有望在高效富集低丰度多肽和去除高丰度蛋白方面得到进一步的应用。4 MOFs在固相微萃取中的应用

固相微萃取(SPME)是一种集萃取、浓缩、解吸和进样于一体的样品预处理技术,具有使用方便、快捷、无需有机溶剂、灵敏、价廉等优点,已被广泛用于样品预处理。将MOFs应用于SPME的研究始于2009年[42]。近年来,以MOFs为吸附剂的SPME研究已引起人们的兴趣[15,42~45]。Cui等[42]提出了不锈钢纤维表面原位水热生长MOF-199涂层的方法,并应用于空气中挥发性苯系物的萃取和富集。结果表明,MOF-199纤维涂层对苯系物选择性好和富集因子高,远优于商品化PDMS/DVB纤维涂层。MOF-199对苯系物的高选择性和富集效率是由于MOF-199比表面积大、孔结构独特和骨架上1,3,5-苯三酸配体与苯系物芳环的π-π相互作用以及孔内的路易斯酸位点与富电子的苯系物之间的π-π相互作用所致。但是,由于MOF-199的金属空配位点很容易被水分子占据,因此只适合用于气态样品或相对湿度较低样品的富集。

最近,He等[43]也采用原位水热生长的方法,制备了MAF-X8涂层的不锈钢纤维,并应用于非极性挥发性有机化合物(VOCs)的萃取。由于MAF-X8孔道大且规则、晶体排列有序,因此对所研究的VOCs吸附速率快(在7 min内即可达到萃取平衡),并且萃取效率分别是商品化纤维涂层PDMS/DVB和PDMS的18~157和3~8倍。Chen等[44]采用环氧树脂胶黏合法制备了MIL-53(Al, Cr, Fe)涂层的SPME纤维,并应用于水样中16种PAHs的固相微萃取。与MIL-53(Cr, Fe)相比,MIL-53(Al)对PAHs的萃取效率较高。MIL-53(Al)骨架上的有机配体和PAHs之间的π-π及疏水作用是MIL-53(Al)高效萃取PAHs的决定性因素。由于MIL-53(Al)纤维涂层具有良好的热和化学稳定性,可用于实际水样的萃取。

Chang等[15]采用层层涂覆的方法制备了ZIF-8纳米晶涂覆的SPME纤维,发展了以ZIF-8为涂层的SPME与以ZIF-8为固定相的毛细管气相色谱联用的方法,并实现了对石油样品和人血清样品中挥发性直链烷烃的高选择性测定。此外,还发展了以ZIF-7为涂层的SPME与以MIL-101为固定相的毛细管气相色谱联用的方法,实现了复杂石油样品苯系物的高选择性测定。与基于商品化PDMS/DVB涂层的SPME和商品化HP-5毛细管柱的气相色谱分离联用方法相比,上述基于MOFs的SPME和毛细管气相色谱分离的联用大大提高了复杂样品中痕量分析的选择性。由于MOFs结构和孔道的多样性,采用不同MOFs的组合可以设计出多种MOFs萃取和色谱分离平台的联用,以满足复杂样品中各种痕量物质分离分析的需要。

目前,制备MOFs涂层的SPME纤维都采用物理涂覆的方法。这些物理涂覆的MOFs涂层在反复萃取和高温解吸过程中可能会引起MOFs的脱落,从而影响萃取效率和重现性。为了克服上述缺点,很有必要发展制备MOFs涂层SPME纤维的化学键合方法。最近,Yu等[45]提出了共价法制备MOFs键合SPME纤维涂层的新方法。该方法是通过将中空石英纤维表面进行氨基功能化和酰胺缩合将ZIF-90纳米晶生长在石英纤维表面上,然后再将不锈钢丝插入中空石英纤维中以增加SPME纤维的机械强度。这种ZIF-90共价键合的SPME纤维对水样中极性酚类内分泌干扰物具有很好的萃取效果,并且具有优良的重现性、化学稳定性和使用寿命[45]。

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关键词:盐碱土壤;放线菌;分离筛选;分类鉴定

中图分类号:Q939.13+1 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2012)13-2660-06

放线菌是因菌落呈放射状而得名。自1877年哈尔兹(Harza)从牛的颈肿病中发现放线菌以后[1],直到上世纪40年代初期,放线菌还是一类尚未被人们所熟知的微不足道的微生物,大部分科学工作者都把放线菌当作真菌。随着认识的深入,到上世纪60年代放线菌才被认定是原核生物,并与细菌的关系极为密切,包括在广义的细菌中。目前,在《伯杰氏系统细菌学手册》第四卷中,放线菌属于原核生物界,厚壁菌门放线菌纲放线菌目(Actinomycetales)[2]。

土壤中的放线菌是一类拥有巨大应用价值的微生物,它们对于土壤中有机质的分解以及腐殖质的形成有重要作用,其数量、种类与土壤肥力有着极为密切的关系,是土壤肥力高低的标志之一[3-5]。此外,放线菌还是一种能产生多种有益代谢产物(主要是抗生素)且具有很高经济价值的微生物[6,7]。到目前为止,从放线菌中发现的具有生物活性的物质大约有12 000种,约占整个天然生物活性物质的50%,其中仅仅从链霉菌一个属就发现近万种[8,9]。因此,放线菌的研究具有十分重要的科学价值和实用价值[10,11]。但目前已知的天然生物活性物质大部分来自普通放线菌(即链霉菌),因而从链霉菌中发现新活性物质的几率已大大降低。

当前,在从链霉菌中寻找开发新化合物日益困难的情况下,人们把目光投向了对稀有放线菌的研究上[12]。自20世纪50年代以来,已从部分稀有放线菌代谢产物中得到许多已经临床应用的重要活性物质,如红霉素B、利福霉素、庆大霉素、安莎类、肽类、酶抑制剂等活性物质。目前从事稀有放线菌的研究和开发的学者很多,其中日本研究者 Hayakawa是一位突出的代表,他在这方面做了大量工作,在其发表的“对土壤中稀有放线菌的分离和分布的研究”一文中,综述了20多年来他们开发的20多种稀有放线菌所采用的选择分离方法和研究成果,其要点是将样品的预处理和精心制作的选择性培养基结合起来应用,获得了良好的效果,同时综述了这些稀有放线菌在日本土壤中的发生和分布的调查结果[13]。

近些年来极端环境微生物(Extreme environmental microorganism)越来越受到科学界的关注,这类微生物能长期生长在高温、低温、高酸、高碱及高盐等极端特异环境中,必然有其独特的基因类型和特殊的生理机制,从而产生特殊的代谢产物。因此极端环境是发现未知微生物资源的理想之地,当然也就包括对稀有放线菌的探寻。在这种背景下,嗜碱和嗜盐放线菌作为获取抗生素和酶制剂的微生物资源日益受到重视,国内外许多学者致力于这方面的研究,并从中找到了几种抗生素和酶制剂。本文主要评述了近年来国内外在盐碱土壤放线菌研究方面的进展情况。

1 盐碱放线菌的分离

1.1 土样预处理

土样的预处理是放线菌分离工作中至关重要的一环。在预处理方法中,土样的风干或加热处理是在杂菌抑制中比较常用的两种预处理方法。

姜成林[14]将土样在室温条件下风干20 d后研碎过筛,结果表明,土样中90%的细菌死亡,而放线菌的出菌率却有很大的提高。司美茹等[15]在相同预处理时间的条件下,通过改变预处理温度,研究了不同的温度对预处理的影响,结果表明,一定时间的加热预处理能较好地抑制细菌的数量,并可以促进放线菌的孢子萌发。闫建芳等[16]将室温下风干的土样分别进行40、60、80、100、120 ℃加热处理1 h,结果表明,放线菌的种类和数量随着对土样加热处理温度的升高而增多,当然也不可过高,其中100 ℃加热处理的土样获得放线菌数量最多。郑雅楠等[17]将土样进行室温下风干10、20 d,50、120 ℃下加热1 h 等处理,结果发现室温下风干10与20 d土样中放线菌数目无明显变化,但20 d处理的土样中细菌菌落数较少;在120 ℃高温处理1 h后的土样中,真菌、细菌以及放线菌全部被杀死;在50 ℃高温处理1 h后的土样中,细菌数量较多,影响放线菌的分离效果;根据研究结果,得出室温风干10或者20 d的处理效果要好于高温加热处理。

1.2 培养基成分

碳源是培养基的基本成分,如甘油、淀粉、葡萄糖、腐殖酸等都是常用碳源,在用这些碳源制作的培养基上放线菌的出菌率均较大。Hayakawa认为用腐殖质酸作碳源选择效果更好。因为腐殖质是一种结构复杂的物质,一般的细菌很难分解它,而放线菌多具有分解利用腐殖质的能力,因此他们研制了一种腐殖酸-维生素(Humic-Vitamin,HV)培养基,应用效果很好[13]。最近,谭悠久等[18]提出改良的HV培养基配方如下:腐殖酸0.100%,K2HPO4 0.100%, NaCl 0.080%,MgSO4 0.050%,CaCO3 0.001%,复合维生素(见“1.4”),土壤浸提液10.000%,琼脂2.000%。黄路枝等[19]提出改良的HV培养基将碳源腐殖酸改成了淀粉,这是否是HV培养基还有待商榷。彭云霞等[20]认为吗啉丙磺酸(MOPS)、丙烯酰胺、海藻糖和EDTA是分离稀有放线菌比较理想的碳源,稀有放线菌的出菌率能超过50%。

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关键词:纤维含量;检测;取样;预处理

纤维制品检验包括许多项目,从大的方面讲有外观质量、内在质量。一般情况下,外观质量因受抽样量的限制大多数是在抽样现场检验,内在质量通常所说的物理指标在实验室内检测,包括内容很多,如强力、密度、缩水、色牢度、纤维含量等等。除了安全指标外最能体现纤维制品的品质项目就属纤维含量了。不同纤维含量的织物相关性能就不同,如涤棉产品,涤棉混纺比50/50、80/20的织物断裂强力、织物风格、织物的舒适度等都不同;因棉纤维、涤纶纤维的价格不同,产品的价格不同。因此我国及国际的标准中都对其有相应的规定和考核。我国也专门制定了纤维制品纤维含量标准FZ/T 01053―2007。因此日常检验过程中应充分认识纤维含量的重要性。

影响纤维含量检测准确度的因素很多,本文作者只谈取样和样品预处理的原则及对检测结果的影响。

1取样

如果取样时未包括所有种类的纤维,结果中会缺少纤维的种类;定量分析时取样不均匀会造成数据的差异。因此取样的正确与否对于检验结果至关重要。取样的原则是试样必须有代表性。

严格意义上讲,纤维定性分析和定量分析的取样不完全一样,前者只要包括样品中所有纤维即可,没有量的要求,而定量分析中不仅要求取所有的纤维还要有量的要求。

现实生活中纤维制品的形式千差万别,有纤维状、纱线状、织物状等。为了使所取样品具有代表性,对不同类别的产品采用不同的取样方式。现用于纤维定性分析的标准有GB/T 10629―2009《纺织品 用于化学试验的实验室样品和试样的准备》,以及某些具体标准中一些规定,如GB/T 16988―1997《特种动物纤维和绵羊毛混合物含量的测定》。检测过程中应该使用什么标准就按什么标准执行。按纤维制品的形式分主要有以下几种取样方式:

1.1纤维类

这类样品通常呈散纤维状态。不同的试验方法中有不同的取样方法。

(1)GB/T 16988―1997《特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》中规定:“将试样平铺于试验台上,用镊子在不同部位等量镊取约200mg纤维(不少于20点)混合并平分成三个试验样品。”此法中没有指明样品平铺的厚度和20个点如何排列。为了保证样品的均匀且具有代表性,建议取样时将试样以小于1cm的厚度平铺于试验台上,用镊子在试样正反两面的不同部位(正反两面的取样点要交叉)各取20个点,镊取约200mg纤维混合并平分成三个试验样品。

(2)GB 18383―2007《絮用纤维制品通用技术要求》、FZ/T 62005―2003《被、被套》和FZ/T 62009―2003《枕、垫类产品》附录中规定:A)填充物纤维含量取样方法按图1,在各取样处随机抽取约10g样品,将每份样品充分混合均匀,组成第一组混合样品。B)按图2所示,将第一组混合样品中的第1 个样品与第2个样品合并混合,再分成两半,丢弃一半,保留一半;第3 个样品与第4个样品合并混合,同样分成两半,丢弃一半,保留一半……第7个样品与第8个样品合并混合,再分成两半,丢弃一半,保留一半。组成第二组的4个混合样品。C)将第二组混合样品中的第1 个样品与第2 个样品合并混合,再分成两半,丢弃一半,保留一半;第3个样品与第4个样品合并混合再分成两半,丢弃一半,保留一半;组成第三组的2个混合样品。D)将第三组的混合样品按第二组方法分样,最后得到一个约10g的实验室试验样品,供纤维含量测试用。

图1 填充物纤维含量取样方法示意图

图2取样方法示意图

在上述方法中,取样方法的说明及附加图的表示看似充分考虑了取样的代表性和均匀性,也给出了取样数量,但标准中未指明取样时在取样处如何取样。如果使用该方法其前提必须是整个样品中填充物本身很均匀,而在日常检验时经常遇到某些生产企业为了达到偷工减料的目的,被、枕垫类、絮棉等产品中采用“夹心式”的填充物,有的蚕丝被贴近面料部分用蚕丝中间夹层用粘纤,如果按标准的方法在取样处随机取样,势必造成定性错误,即使定性正确,纤维含量不一定符合事实。因此为了防止填充物的不均匀性,建议取样时①按图1适当增加取样点;②在取样处取样时一次性从填充物的一面取到另一面,防止遗漏中间夹层。

散纤维状态的样品由于整体的不均匀性易增加纤维定性和含量的不确定性。每个标准中的规定不可能完全涵盖产品的实际情况,因此在检验过程中不要完全局限于标准的规定,一定要保证所取试样具有代表性且均匀。

1.2纱线类

纱线类的产品通常大多呈管纱、筒纱、绞纱、团绒(绒线类)等形式。作为样品本身的均匀性比较好,在确定批样品后从单一样品取样时可以根据其形式随机取。如样品总数为10个管纱(筒纱、绞纱、团绒),分别从10个管纱(筒纱、绞纱、团绒)取长度基本相同的样品并将其混合均匀。

1.3织物类

织物类的纤维定性和定量分析相对比较复杂、难度稍大些。织物主要有以下几类,分别介绍如下:

(1)色织物或提花织物

此类织物往往是由几种颜色的纱线织成,每一种纱线的纤维组成不尽相同,取样时应至少为一个完整的循环组织或图案。

(2)交织物

①交织机织物,此类织物由于经纬纱纤维成分不同,经纬纱定性时,最好分别取样;②交织针织物:一根纱线是毛、一根是棉、一根是涤纶,或一根是纱线由两股纱或两股以上纱加捻而成,在不破坏原结构的前提下,可以先分离出纱然后分别定性,以提高其准确性。分别定性的好处还在于如果每一种纱(包括经纬纱、针织物的用纱)都是由一种纤维组成,在定量时可以用物理法测定纺织品纤维含量,减少化验环节,缩短检验周期同时节约成本。但在定量分析时一定要取完整组织。

(3)混纺织物

取经纬纱分别进行定性,也可混在一起,但一定要保证经纬纱的量一致。定量分析时分三种情况:①样品长度小于1m;②样品长度大于1m;③同一批样品有两块及以上的。对于以上三种情况,在标准GB/T 10629―2009中对取样都有具体的规定。

其实在日常检测中遇到最多的是第一种情况,标准GB/T 10629―2009中规定按如下方式取样:样品长度小于1m时,去除布边沿布样的对角裁布条作为实验室样品,其大小为X×104/M cm2,其中M为织物单位面积的质量(g/cm2),X为布条的质量(g)。样品处理后将其分为四等份,重叠在一起,从中裁取试样,要保证每层样品的大小一致。

2预处理

预处理就是采用一定的方法去除样品中的非纤维物质,如涂层、浆料等。目的是除去样品中非纤维物质(不包括染料),减少非纤维物质对检验结果的影响。

经过加工或整理的纤维混合物中,可能含有油脂、蜡质或整理剂,这些物质可能是纤维本身带有的,也可能是后续加工过程中添加的。混合物中还可能存在盐类和其他水溶性物质,在分析过程中,这些物质中的某些物质或全部物质可能溶解掉,并作为可溶纤维组分的质量而计算在内。为避免此误差,在分析之前宜去除这些非纤维物质,GB/T 2910.1―2009的附录A中给出了去除油类、脂肪、蜡质和水溶性物质的预处理方法。

此外,纺织品上还可能含有为增加纤维抱合力,或者为了赋予纺织品防水、抗褶皱等性能而添加的树脂或其他整理剂。这类添加物,包括特殊情况下的染料在内,可能会影响试剂对可溶组分的作用,它本身也可能部分地或全部地被试剂溶解掉。因此,这类添加物也会引起分析误差,故在分析样品之前最好去除。如果这类物质不能去除,则GB/T 2910不适用于该样品。一般认为染色纤维里面的染料是纤维的一部分而不必去除。

2.1一般预处理

将适量样品放在索氏萃取器中,用石油醚萃取lh,每小时至少循环6次。待样品中的石油醚挥发后,把样品浸入冷水中浸泡lh,再在(65±5)℃ 的水中浸泡lh,两种情况下浴比均为1∶100,不时搅拌溶液,挤干,抽滤,或离心脱水,以除去样品中的多余水分,然后自然干燥样品。

如果用石油醚和水不能萃取掉非纤维物质,则需要用适当方法去除,而且要求纤维组分无实质性改变。对某些未漂白的天然植物纤维(如黄麻、椰壳纤维),石油醚和水的常规处理,并不能除去全部的天然非纤维物质,但即使如此也不再采用附加预处理,除非该样品含有不溶于石油醚和水的整理剂。

2.2特殊预处理

试样上的不溶性浆料、树脂等非纤维物质,如果不能用石油醚和水萃取掉,则需要用特殊的方法处理,同时要求这种处理对纤维组成没有影响。具体去除方法可以参考GB/T 2910.1―2009《纺织品定量化学分析第1部分 试验通则》附录A非纤维物质的去除方法,但是该部分推荐的方法并不完全,且它对相关纺织材料的物理性质和化学性质也有影响。此外,这些方法仅适用于非纤维物质已知的或可以鉴别非纤维物质的纺织材料。

2.3深色织物的预处理

虽然一般认为染色纤维里面的染料是纤维的一部分而不必去除,但染色织物特别是深色织物会对纤维定性造成很大的影响,容易产生误判。因为本来很多纤维尤其是化学纤维的纵向表面形态就差别不大,而染色织物特别是深色织物在显微镜下会变得很暗,从而使本来就很难区分的纤维鉴别变得更加困难。

目前,实验室通常采用次氯酸钠法、连二亚硫酸钠法、双氧水法以及一些专门的退色试剂来对深色织物进行预处理。但是,无论采用哪种方法,都有其本身的局限性,这与染色过程中使用的染料种类有关。比如,次氯酸钠的退色原理就是利用它的氧化性,来使具有还原性的染料因氧化而退色,这就要求织物使用的染料需具有还原性才能起到退色的目的。再者如果织物中含有动物纤维也不适用于该方法,因为次氯酸钠可以溶解这些纤维。而连二亚硫酸钠法是利用其还原性,使织物染料因被还原而退色,相对而言,连二亚硫酸钠一般不会对织物造成损害,但要求织物所用染料需具有一定的氧化性。

2.4织物涂层的特殊处理方法

在实际操作中,常用的涂层处理方法是丙酮法,当遇到用丙酮难以去除的涂层时,在确定织物中没有氨纶和腈纶的情况下,偶尔会采用DMF来处理涂层,但是处理的时间要短。还有就是氯仿,这种溶液很见效,但是有毒,要做好防护措施。

此外,还有一种不是很正规的方法,作者认为也可以一试。

当面料一面甚至两面含有涂层,且均可以一点点抠离的,而化学试剂都无效的时候,可以采用如下操作:取一平整但不是很光滑的板,不一定要木板,甚至石板铁板之类的都可以,然后把502胶水均匀涂在板上,再将面料贴上去,不留缝隙,不留气泡空间,从中间向四周抚平,使得充分接触,待若干分钟后,一口气迅速剥离,这样涂层全部完美地都随着502粘附在板上了。

3结语

总之,在纺织品纤维含量检测过程中,取样和预处理是试验实施的第一步,但也是最关键的一步,它直接关系到后面定性和定量结果的准确与否。因此,取样和预处理应该引起足够的重视。

参考文献:

[1] GB/T 10629―2009《纺织品 用于化学试验的实验室样品和试样的准备》[S].

[2] GB/T 16988―1997《特种动物纤维和绵羊毛混合物含量的测定》[S].

[3] GB 18383―2007《絮用纤维制品通用技术要求》[S].

[4] FZ/T  62005―2003《被、被套》[S].

[5] FZ/T 62009―2003《枕、垫类产品》[S].

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[关键词]煤化工;废水处理;方法分析

中图分类号:X784 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)41-0124-01

不同于传统的煤化工,新型煤化工主要是以洁净能源和化学品为目标产品,主要包括煤制甲醇、煤制二甲醚以及煤制油等。新形势下,我国的能源结构不断的呈现出“多煤少油”的特点,这为我国未来的油气资源带来了很大的补充,同时也部分替代了传统的煤化工。那么,新形势下的煤化工废水处理主要包括哪些呢?本文主要从以下几点展开论述。

一、煤化工废水所具有的特点

煤化工企业需要大量的用水,所以产生的废水也比较多,废水主要来源于净化煤气、煤炼焦和回收化工产品精制等生产过程。这种废水大多数都有相当复杂的成分,但最主要的还是氨与酚类物质,含有相当多的有机污染物,毒性一般都比较大,污染物浓度也很高,在治理上存在一定困难。若未经合理处置就进行排放,会对水域周边的农作物、人、畜等造成严重危害。煤化工废水中的污染物质有300多种, ,其COD约5000mg/L,氨氮200~500mg/L,是一种典型的含难降解有机物的工业废水。废水中的易降解有机物主要是苯类和酚类;难降解有机物包括联苯等。

二、当代煤化工废水处理工艺的现状

目前,在煤化工企业中,所排放的废水主要是高浓度的煤气洗涤废水,其中含有许多酚、氨氮以及氰化物等有毒有害的物质,废水中的 COD 平均在 5000mg/L 左右、氨氮也保持在 200~500mg/L 之间。同时,废水中含有的多数有机污染物,是很难降解的。而现阶段煤化工废水处理工艺也是不够完善的,其现状具体表现如下:

2.1 预处理工艺的现状

传统的预处理方法为隔油法,由于油类过多会影响到后续的生化处理效果,而隔油法可以很好地解决这一问题,但效果有限,同时不利于回收利用。

2.2 生化处理工艺的现状

一般情况下,经过预处理之后的煤化工废水,往往通过缺氧――好氧生物法来进行处理,然而煤化工废水中由于含有一定的多环以及杂环类化合物,经过好氧生物工艺处理之后,出水中的氨氮和 COD 指标很难稳定达标。

2.3 深度处理工艺的现状

经过生化处理之后,煤化工废水中出水的氨氮和 COD 等浓度在一定程度上下降了,然而,受难降解有机物的影响,导致出水的色度和 COD 等指标还是不能达到有关排放标准。由此可见,深度处理工艺有着必要性。但是,传统的深度处理方法有限,并且没有取得明显的效果。

三、当代煤化工废水处理工艺的发展

3.1 对好氧生物法的改进

(1)PACT法:这种方法是将活性炭粉末投放到活性污泥曝气池中,因为活性炭对溶解氧和有机物有吸附作用,利用这一特点提供给微生物成长所需的食物,有机物的氧化分解能力有所增加。湿空气氧化法可以对使用过的活性炭再生。(2)载体流动床生物膜法:也称CBR,这种方法是一种基于特殊结构填料的生物流化床技术,它将同一个生物单元中的活性污泥法和生物膜法有机结合,将特殊载体填料投放到活性污泥池中,这样悬浮填料表面就会附着大量微生物,微生物膜就形成了。使得填料表面所附着的微生物能达到很高的生物量,相比悬浮生长活性污泥工艺来说池中的生物浓度要提高2-4倍,可达到8-12g/L,所以也成倍的提高了降解效率。此方法使用的填料是经过独特设计的,通过鼓风曝气的扰动,在反应池中填料随水流浮动。煤化工废水中的氧气和污染物就与附着生长的生物群充分接触,污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内,被生物膜内的微生物充分降解,大大提高了整体系统的降解效率。

3.2 深度处理技术

煤化工废水经过生化处理后,出水中还会存在少量难降解的污染物,导致色度和COD浓度不能达到相关排放标准或者回用标准的要求,需要对其进行深度处理。目前,煤化工废水深度处理常用的方法有混凝沉淀法, 高级氧化法等。(1)混凝沉淀法。王俊洁等研究了高效混凝沉淀技术煤化工废水SS处理中的应用。试验结果显示,采用该技术后,出水浊度可降到3度以下,远远低于传统工艺中的混凝沉淀出水的指标,使得后续滤池的进水负荷大大减小。(2) 高级氧化法高级氧化法是目前煤化工废水深度处理技术中应用较为广泛的一种技术,其中应用较多的高级氧化剂主要包括Fenton试剂, 臭氧等。

3.3 厌氧一好氧联合生物法

近年来化工研究者开始重视好氧和厌氧的联合生物处理法,因为在煤化工废水处理中,单独的厌氧或者好氧技术所处理的废水的达标程度不是令人很满意。煤化工废水经厌氧酸化处理之后,可以有效提升水中有机生物的降解能力,这样就为接下来的好氧生物处理打下了良好的基础,经过前期的处理后CODcr的去除率最终能过超过90%。在煤化工废水中,有一些比较难降解的有机物 ,通过厌氧一好氧联合生物法对这些难降解物的去除率分别能达到55%、70%和67%,这是一般的好氧处理法所不能达到的,其只能将这些难降解的有机物除去20%。

3.4 催化湿式氧化法

催化湿式氧化技术是在高压、高温条件下使用催化剂使得污水中含有的氨、有机物分别氧化分解成水、二氧化碳等无害物质,从而达到净化水质目的。目前,该方法主要应用于以下两大方面:一是用于处理有毒的工业废水;二是用于难降解高浓度有机废水的预处理。该方法具有氧化速度快、适用范围广、流程简单、处理效率高、二次污染小等优点。然而现在市面上催化剂的价格一般都很昂贵所以这也增加了处理的成本, 除此之外使用这样方法对工艺设备要求将会非常的苛刻,同时还要在高温高压环境下进行处理,目前在我国国内很少有厂商使用这种方法来处理废水。

四、结语

随着水污染问题的日益加重,最近几年各行各业以及环保部门都在努力研究废水处理的新技术,尽管很多废水处理的新方法新技术已经在实际的使用中发挥出了重大的作用,但是深入研究就不难发现,有一些新的方法本身就有很多的不足之处,其只能在一定范围内使用在超出其使用范围的条件下它的作用就很难发挥出来。

参考文献

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[2]王艳青.煤化工废水处理的方法分析[J].中国石油和化工标准与质量,2012,16:3.

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【关键词】水生态修复;河道治理;水资源

1水生态修复

一个完整的水生态系统具有水植物群落及水生动物,并且在水中还具有大量的原生动物及微生物等。水生态修复就是运用培养植物和栽培植物的方法对水中的污染物进行转换,或者进行转移降解,对水生物的生存环境进行改善,最终达到净化水体的目的。水生态修复技术在国际上也有着不错的应用空间,该项技术不仅治理效果好,而且成本低。大量的研究经验表明,治理河道中的水体,应当从污染源头控制,同时,与水生态修复技术相结合,从本质上实现对河道的治理,使河道中的水体生态能够得到恢复。

2水生态修复技术种类

2.1生物处理技术

主要通过人工方式完成相应的处理,通过合理的途径最终获取特定的微生物,通过对其利用,完成对特定污染物的降解,同时在该过程中要对微生物生长环境、品种、数量等各项内容进行控制,同时在培养过程中,通过人工曝气等方法,加快对水体污染物、氨氮、有机氮等物质的处理。具体处理技术应当依据河道受到的实际污染程度、水流、流域面积等各项因素的综合情况进行确定。

2.2修建生态岸坡

生态修复主要目的是对遭受到污染或破坏的环境进行修复,该操作必须要严格的依据自然规律进行,使河道中的食物链体系能够得到恢复。从目前我国的实际情况来看,水利工程建设观念发生了转变,现代水利工程的建设理念是安全、生态。基于此,在设计河道岸坡,以及具体施工过程中,需要对各种不同的材料进行应用,在该过程中要合理的应用生态理念。例如,在河道修建过程中,依据实际情况放缓河坡,同时在河道近岸处种植植物,为了确保植物能够健康生长,应当种植根系相对发达的植物,从而达到固结土壤的目的,提高坡岸的稳定性,避免大量的土壤被冲走,为水中的生物提供了相应的活动场所,从而实现保护对环境的有效保护。

2.3人工湿地处理技术

人工湿地原理就是对生态系统中的化学、生物、物理各方面的作用进行综合利用,从而实现对水体的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及地面具有一定坡度的洼地中,湿地中的填料床是由土壤和填料共同构成的,同时床体填料会存在的缝隙,这些缝隙为水流动提供了空。同时,也可以在床体的表面种植植物,考虑到生态问题,应当种植一些成活率高,并且具有较好处理能力的水性植物,实现对污水的科学处理。人工湿地特点如下:1)可以保持物种的多样性不受破坏,同时能够为水中生物提供一个良好的生存环境。2)实现对空气湿度和温度的调节。3)调节径流,确保泥土含水量的合理性。4)降解水体中的各项污染物,净化水体。5)美化环境。

3生态修复技术在河道治理中的应用

3.1植物种类的合理配置

合理配置植物种类,依据河道的具体情况,以及当地的气候环境,选择河道的植物种类,这对于生态修复技术在河道治理中发挥出应有的作用有着重大意义。通过分析可以发现,不同的植物对土质的影响和选择性存在较大差异性,因此在植物护岸选择过程中,要考虑河道不同的水位情况,并且要结合当地气候特点进行。

3.2修建多样性河流

通过恢复河流的纵、横向连通实现修建河流的多样性,通过多种不同形态的河流,可以降低岸坡和河床材料硬质化。河流横向连通的目的是为了使河流的曲折、多边形态得到保持会得以恢复;河流纵向连续性,就是将河流修建为具有护坡地基主河槽的断面状态。用在护岸地段,则应当对透水岸防护结构进行合理应用,同时还应当增加对天然材料的应用。例如,木桩、乱石、柳树等,有效避免河流护岸硬质化。

3.3应用实例

3.3.1工程概况某河道全长越8.6公里,其是一条骨干河道,对于该河道的功能定位是防汛除涝、生态水环境、水资源调度及航运。3.3.2工程理念依据河道所在区域的水务规划的具体要求情况来看,应当将人水和谐相处作为该河道处理的指导思想,从而在满足防洪除涝、抗震等各项安全标准的基础下,改善河流的生态环境。在进行河道平面布置过程中,考虑到河道的实际情况和当地的生态环境情况,摒弃了传统河道采用的裁弯取直做法,使河道本身具有的蜿蜒、曲折等各项特点都能够得到保持,这样的处理方法使河道能够有宽有窄,确保河道断面多样性不会受到破坏,整个河道的岸坡采用生态岸坡,对于河道的局部区域则进行湿地处理,从而使河道的多样性得到改善与修复,最终构建一条生态型河道。3.3.3河道特点河道平面布置:在原河道基础上对河道进行适当拓宽,通过量、测可以发现,河面宽在28-58m不等,河道有宽有窄,并且线型种类多样。生态护坡的应用:河道边坡采用的为自然土坡,边坡应当依据河道的实际宽度情况和河岸景观绿化带进行调节,为了确保河道坡面的生态型,选择的石材要具有良好的透水性,同时可以将植物种植在空隙处,实现对水中有害物质的吸附与沉淀,同时也很好的抵抗了由于水位变动原因,对土坡造成的冲刷,水面上的土坡处种植的植物的生长速度较快,具有良好的景观效果。人工湿地的布置:对沿线小支流进行利用,进行人工湿地布置,具体布置面积超过了48000平方米,在河道一定水位线上构建自然生态湿地小岛,并且要在小岛内摆放一些未经过人工处理的天然石头,同时还要种植一些适合当地环境生长,并且具有景观效果的水生植物,利用木桥将小岛与陆地相连,形成水陆环绕景观。

4结语

水生态修复技术是改善水资源质量及对水体进行修复的一项重要技术。在河道治理过程中对该项技术进行合理应用,一方面可以为水生物创造一个良好的生存空间,另一方面还能促进水生态系统保护与建立,促进水环境的持续发展。

参考文献

[1]刘开丰.生态修复技术在贵州省山区小型河道治理中的探讨[J].黑龙江水利科技,2015,43(01):194-196.

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关键词:土壤微生物;PCR-DGGE;聚类分析;香浓威尔指数

中图分类号 S15 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)24-65-04

在土壤养分循环的过程中,土壤微生物发挥着积极的作用,是土壤肥力的重要指标[1],土壤微生物几乎是全部土壤生物化学过程的参与者,不但能提升土壤中有效养分的含量,还为作物生长和产量提供必要的物质保障[2]。由于人们长期对土壤进行农事操作,改变了土壤物理生物化学属性,因此对农田土壤微生物的主要类群和重要功能群的数量影响也愈见强烈,进而可能影响耕地质量保育与生态环境安全[3-4]。大部分土壤微生物对耕作措施很敏感,会表现出不同的反应[5-6]。其多样性对生态系统的稳定性、生产力和应对压力与扰动的恢复力方面有着重要的影响[7]。Al-Kaisi和Liebig等研究都表明,保护性耕作较传统耕作更有利于增加土壤中微生物多样性和生物量且更集中于地表,进而提高土壤系统稳定性。加之长期高强度的农药化肥大量投入使用也极易降低土壤中微生物群落多样性,导致微生物功能丧失,进一步影响土壤质量,使得土壤障碍频发[8-9]。研究结果表明恰当的管理制度能够增加土壤微生物种群数量,进而有利于作物产量的提高,土壤质量也会随之改善[10-11]。Schutter等利用PLFA法对保护性耕作和传统耕作下土壤微生物多样性进行了研究,发现对比传统耕作,保护性耕作更能增加土壤微生物种群数量。

1993 年,Muy zer 等首次将PCR-DGGE(Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术应用于微生物生态的研究,这一技术的出现克服了传统微生物培养技术的限制,由于PCR-DGGE 具有可靠、方便快捷、重现性好等优点,迅速成为微生物群落多样性和动态分析的强有力工具[12],它利用PCR扩增产物中G+C含量的rDNA组分在电泳凝胶中移动的位置上的差异,不同G+C含量在胶中移动的速度不同,因此产生不同代表微生物群落组成的条谱带。本试验通过测定不同耕作方式下土壤微生物数量以及在分子水平上利用PCR-DGGE技术研究不同耕作方式下的农田管理措施对土壤微生物群落多样性的影响,从理论上阐明适合的耕作方式和农田管理模式,为土壤质量的改善和生产力的提高,提供重要的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验区概况 试验在吉林省农田进行,试验地土壤为典型黑土。全省大部分地区年平均气温为2~6℃,全年日照2 200~3 000h,年活动积温平均在2 700~3 200℃,年降水量一般在400~1 300mm。受季风气候影响,吉林省四季降水量以夏季最多,占全年降水量的60%以上,对作物生长十分有利。

1.2 供试土壤与样品采集 本研究选择4种处理:(1)陶家子(TH):玉米收割后根茬还田,次年旋耕四位一体机进行播种施肥一次性作业;(2)永发乡(YH):玉米收获后秸秆全部粉碎回田,两年播种前深翻一次后持续免耕;(3)农安(NH):玉米收割后1/3秸秆粉碎还田,次年深翻;(4)公主岭(AH):深翻配施有机肥。各处理设置的同时均有农民现行耕作对照。土壤样品采集于2011年10月中旬,供试土壤为中上层黑土,试验采取3点取样法,去除土样杂质、细根,将鲜土保存在4℃冰箱中待测。

1.3 土壤DNA提取与PCR扩增 采用FastDNA SPIN Kit for Soil土壤DNA提取试剂盒。按试剂盒规定的实验步骤进行土壤DNA的提取,所提取的DNA用试剂盒纯化后保存。每个样品3次重复,以341f,758r(生工合成)为引物,在PTC-200PCR仪(Bio-Rad,美国伯乐公司)上进行扩增。PCR反应体系为50μL,包括10×buffer 5μL,10mmold NTP 4μL,10pm正反引物各1μL,taqDNA聚合酶0.4μL,无菌水37.5μL,模板1μL。(大连宝生物公司)。PCR扩增程序为:94℃预变性5min;94℃变性1min,65℃(-0.5℃ per cycle)退火1min,72℃延伸1min,20个循环;94℃变性1min,55℃退火1min,72℃延伸1min,12个循环;72℃延伸10min。

1.4 样品的DGGE分析 用扩增的PCR产物进行DGGE分析,所用仪器为D-Code Universal Detection Mutation system (Bio-Rad,美国伯乐公司),凝胶成像系统(Bio-Rad,美国伯乐公司)。DGGE的凝胶浓度为6%,变性梯度为30%~60%,在60℃,180V条件下电泳6h.电泳胶片用Genefinder荧光染料染色。

1.5 数据处理 试验数据采用Quantity One4.2.3软件,采用非加权成对算术平均法(UPGMA)对所有土壤样品进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对农田耕层土壤微生物多态性的影响 对耕层土壤微生物的PCR扩增产物进行DGGE电泳,分别得到不同地区土壤细菌的DGGE图谱。从图1中能够清晰的看出菌群的整体分布多样性和优势菌的分布和数量。各样品的细菌DGGE图谱的条带数、条带位置和亮度呈现明显的差异。DGGE凝胶电泳能够分离长度相同而序列不同的DNA条带,条带越多说明生物多样性越丰富,条带信号越亮表示对应该条带的细菌数量越多,从而可反映出微生物的数量和种类[13]。不同处理间有很多共有条带,说明处理间微生物群落结构具有很强的相似性,然而这些共有条带粗细强度的差异,说明同一种微生物在不同处理内丰度不同。不同处理间出现的条带的增加或缺失现象,说明不同处理间微生物多样性存在一定的差异。图1显示,3种处理耕作方式TH/YH/NH都较它们的传统方式TS/YL/NL土样条带数量多,亮度强。其中NH/NL组条带数目差异明显,NH较NL条带数量变化最多;TH较YL条带亮度变化最强;TH较TS在数量及亮度上也有变化,但是变化幅度较小。表明不同耕作处理下的农田土壤微生物多样性较农民常规耕作下土壤微生物多样性丰富。

图1 不同耕作方式下耕层土壤细菌DGGE图谱

进一步利用Quantity One4.2.3对DGGE图谱进行数字化处理,通过UPGMA方法进行聚类分析,得到不同耕作下土壤微生物组成的聚类分析系统树。结果如图2所示,图2中处理分为2个族群,NL点处为一个族群,其余TH/YS、YH/TL和NH为另一个族群。说明深翻结合秸秆还田能够改变土壤中微生物组成。说明细菌群落结构类型因耕作方式不同,表现出明显差异。聚类分析系统树显示TH/TS、NH/NL均首先聚类,表明其土壤中微生物种群结构较为接近;YH/YL未首先聚类,说明深翻配施秸秆还田促进土壤微生物种群结构的多样性。

图2 不同耕作处理与传统耕作耕层土壤微生物组成的聚类分析

2.2 不同耕作方式对农田犁底层土壤微生物多态性的影响 应用PCR扩增产物对土壤犁底层微生物进行DGGE电泳分析,分别得到犁底层细菌DGGE图谱条带,如图3显示。同样,从图3中能明显看出,犁底层中TH/YH/NH的条带数量及亮度方面要较TS/YL/NL等传统耕作土壤中微生物数量大,亮度强。

图3 不同耕作方式下犁底层土壤细菌DGGE图谱

图4聚类分析系统树中显示,TH/NH和TS/NL首先聚类,说明四位一体耕作方式和深翻结合1/3秸秆还田对土壤微生物种类结构没有影响;并且NL/TS以及NH/TH的聚类结果显示不同样地同一深度的犁底层土壤微生物具有较高的相似性。

图4 不同耕作方式下犁底层土壤微生物组成的聚类分析

2.3 不同耕作方式对农科院试验田耕层和犁底层土壤微生物多态性的影响 通过Quantity One软件包对农科院试验站的土样进行DGGE图谱分析发现,如图5所示,C点耕层(0~20cm)条带数较传统耕作的耕层A点(0~20cm)条带数多且条带明亮,D点犁底层(20~40cm)条带数较传统耕作B点犁底层(20~40cm)条带数多且条带较亮,说明施入的有机肥能增加土壤中微生物的种类和数量。

注:A=Al(0~20cm);B=AL(20~40cm);C=AH(0~20cm);D=AH(20~40cm)。

图5 不同耕作方式下耕层与犁底层土壤细菌DGGE图谱

从图6的聚类分析系统树看出A、B、D三点首先聚类,而C点未能与其聚类,由此可以说明深翻配施有机肥同样能够促进耕层土壤微生物种群结构的多样性。

图6 不同耕作方式下耕层与犁底层土壤微生物组成的聚类分析

2.4 不同耕作制度下土壤微生物香浓威尔多样性的影响 根据土壤在DGGE图谱上的条带信息,计算出的Shannon-weiner多样性指数,如表1所示。从表1中看出,4种不同耕作处理下的土壤微生物香浓指数都较农民常规耕作下微生物香浓指数高,说明4种耕作方式都能促进土壤微生物种群结构的多样性。这可能是由于4种耕作处理可以为土壤微生物提供相应的养分和适宜的生存环境,促使各类微生物很好的生长,因而微生物多样性指数较高。四位一体耕作方式下土壤微生物的香浓指数增幅最大,耕层和犁底层分别为23.2%和15.5%,

表1 不同耕作与常规耕作耕层土壤与

犁底层土壤香浓威尔多样性指数

[耕作\&1\&2\&3\&4\&4种耕作\&耕作层\&2.39\&2.38\&2.36\&2.63\&\&犁底层\&2.00\&2.04\&2.25\&2.38\&常规耕作\&耕作层\&1.94\&2.30\&2.25\&2.48\&\&犁底层\&1.70\&1.92\&2.01\&2.29\&]

3 结论与讨论

黑土土壤中的微生物具有数量大、种类繁多等特性,因此本实验采用了16S rDNA扩增的DGGE方法研究不同耕作制度下土样微生物群落的多样性。通过分析农民常规耕作下农田土壤与不同耕作处理下农田土壤中微生物组成的DGGE图谱,显示了不同样地或同一样地不同深度土层土壤微生物组成的多态性。微生物是农田土壤中的核心组成部分,不但能为作物提供营养元素和最佳的生长环境,还能保持土壤的基本生产力。有研究表明,腐解的秸秆扮演着养分和载体的角色[14],能够增加有机碳含量进而改善土壤环境,显著降低土壤pH值,增加土壤微生物数量。因此,对于促进作物生长、改善和提高土壤质量具有重要作用[15],施肥可以增加根系的分泌物,给土壤微生物提供能源物质,进而提高土壤微生物量[16]。从DGGE图谱中看出(图1、图3、图5),耕层土壤微生物组成中TH/YH以及AH的电泳条带都较TS/YL和AL电泳条带数量多,亮度强;对犁底层来讲,同样是不同耕作措施下土壤微生物要较传统耕作下土壤微生物类群丰富,种类繁多。这说明了增施有机肥或秸秆还田都能明显增加土壤微生物类群和数量。这与施用有机肥可以维持较高的土壤微生物活性,保持微生物多样性与生态稳定性相一致[17]。秸秆还田可以为微生物的生长活动提供必要的能源和营养物质,加快刺激土壤中微生物的活性,从而加快土壤中微生物的自身物质合成,并利用外源养分进行新陈代谢[18];有结果表明农民常规耕作模式下土壤微生物的DGGE条带数明显少于适宜的耕作模式处理,说明农民常规耕作降低了土壤细菌群落的多样性[19]。利用Quantity One4.2.3软件对土壤DGGE图谱进行的聚类分析显示,无论是传统耕作还是不同耕作制下同一地区不同深度土壤的微生物组成具有多态性。

就Shannon-Weiner指数而言,不同耕作下的土壤耕层香浓指数都较农民常规耕作下耕层香浓指数高,这是由于秸秆还田可以直接为土壤微生物提供充足的有效养分,改善土壤微生物栖息环境[14],提高了耕层土壤生态环境的缓冲能力。而犁底层可能是由于养分运输的限制,微生物不能得到充足的营养和适宜的生存环境,所以在类群功能和数量上不能像表层微生物那样丰富。通过对比不同耕作措施下的微生物香浓指数,发现陶家子耕作方式下土壤微生物多样性变化最高,耕层和犁底层增幅分别为23.2%和15.5%。推测其可能原因是根茬还田补充输入了有机碳源又改善了土壤物理性状,有利于维持土壤微生物的多样性及活性[20],另外旋耕增强了土壤的通气能力,同时也使土壤的孔隙度增加,因此微生物的活动能力也相应的增强。

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篇10

细菌性食物中毒在各种类型的食物中毒中最为常见,由于中毒的病原菌不同,全年皆可发生,并且具有人群易发性和普遍性特点。细菌性食物中毒可按致病菌分类,分为沙门氏菌食物中毒、副溶血性弧菌食物中毒、肉毒梭状芽孢杆菌食物中毒等。临床上可分为胃肠型食物中毒与神经型食物中毒两大类。食物中毒的发生与人们的生活习惯和饮食方式有着密切的关系,为了更好的展开细菌性食物中毒的预防控制和卫生监督工作,现对近年来我市由于食用餐馆的食物而引起的食物中毒进行检测和分析,报告如下。

1 材料与方法

1.1材料选取食用了熟肉制品、动物内脏、生鱼蟹类、水产制品、家禽、腌制的咸菜等食品,产生细菌性食物中毒的病例进行调查、检测和分析报告。

1.2 检测方法按照GB/T4789-2003《食品卫生微生物学检验方法》和WS/T9-1996《变形杆菌食物中毒诊断标准及处理原则》方法进行沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、 志贺氏菌、蜡样芽胞杆菌、大肠埃希氏菌、变形杆菌等的检测。

1.3 中毒表现(1)变形杆菌:进食后2~30小时出现上腹部刀绞样痛和急性腹泻,伴有恶心、呕吐、头痛、发热。病程较短,一般1~3天可恢复,很少有死亡。 紧急处理:注意休息,多饮水,一般不需特殊治疗可自行恢复。较重者可用抗生素治疗,如氯霉素、庆大霉素等。(2)金黄色葡萄球菌:进食后2~4小时内出现剧烈呕吐,可吐出胆汁和血性胃液。并有头痛、恶心、腹痛、腹泻等。儿童发病较成年人多,且病情严重。葡萄球菌中毒病程较短,一般1~3天痊愈,很少死亡。紧急处理:注意休息和多饮水,一般不需特殊处理。对呕吐、腹泻严重的患者,应补充糖盐水或输液治疗。明显精神差、腹泻重的患者需送医院治疗。(3) 志贺氏菌:进食污染食物后6~24小时内出现恶寒、发热、呕吐、剧烈腹痛、频繁的腹泻,水样便,混有血液和黏液;严重者出现(儿童多见)惊厥、昏迷,或手脚发冷、发绀、脉搏细而弱,血压低等表现。紧急处理:呕吐、腹泻轻的可口服糖盐水,应用抗生素。发热38℃以上或出现精神差者到及时到医院治疗。(4) 蜡样芽孢杆菌:食用被蜡样芽胞杆菌污染的食品后,一般在8~16小时内出现中毒症状,可分为呕吐型和腹泻型,或两者兼有。呕吐型症状以恶心、呕吐为主,并有头晕、四肢无力等;腹泻型以腹痛、腹泻为主。中毒症状8~36小时可消失,一般不会导致死亡。紧急处理:停止食用可疑污染的食品,多饮水。一般不需要使用抗生素治疗。腹泻较重者可到医院就诊。

2 结 果

近几年发生细菌性食物中毒事件共40起,检出病原菌有25起,检出率为62.5%。

3 讨 论

人们吃了含有细菌或细菌毒素的食品而引起的非传染性疾病称为细菌性食物中毒。细菌性食物中毒一年四季都有发生,但以气候炎热的季节发生较为频繁。一方面是因为细菌在温度较高时繁殖快,另一方面人们在气温高时进食较多的生冷食品,并且高温使人抵抗力减低,易于发病[1]。

细菌性食物中毒是一种常见的疾病,多表现为一个家庭或一个集体中多人发病,但也可单个人发病。能引起细菌性食物中毒的细菌有许多种,几乎所有的食品都有被细菌污染的可能。细菌性食物中毒有季节性分布特点,而且还与餐饮行业的卫生监督工作有关。就要求我们卫生监督所在食物中毒的高发季节里,加强多饮食和食品行业的卫生监督,做好宣传和预防工作。并且针对细菌性食物中毒发生特点及趋势,采取相应对策,保证食品的卫生安全,止和减少细菌性食物中毒的发生。