制备重金属阻控菌剂并研究其减少蔬菜吸收重金属的效果,有望为蔬菜安全生产和修复农田生态环境提供一种有效材料。本试验以具有吸附重金属的植物促生细菌Bacillus megaterium H3为供试菌株,采用单因素试验、Plackett-Burman设计法、最陡爬坡试验和响应面分析法对菌株H3发酵培养基进行优化。选用海泡石(C1)和生物炭(C2)作为载体制备固体菌剂,通过田间小区试验,评价重金属阻控菌剂对意大利生菜(Lactuca sativa L.)的品质、Pb和Cd含量以及土壤特性的影响。结果表明:优化后发酵培养基主成分为糖蜜3.8 g·L~(-1)、大豆粉9.25 g·L~(-1)、碳酸钙9.5 g·L~(-1)时,菌株H3芽孢数提高到5.9×10~9CFU·mL~(-1),较初始培养基芽孢数提高了156%。固体菌剂C2保藏6个月后有效活菌数在2.0×10~8CFU·g~(-1)以上,生物炭适合作为B. megaterium H3菌剂载体。在受污染农田中,菌株H3发酵液、生物炭和固体菌剂C2均可以提高生菜干质量和Vc含量,减少生菜的Cd和Pb含量,降低土壤有效态Cd和Pb含量,增加土壤脲酶和蔗糖酶活性。其中固体菌剂C2效果好于单一菌液或生物炭处理,具有保障生菜安全生产、修复受污染农田的潜力。

基于原位控制理念的外源添加剂可有效控制堆肥过程中污染气体的产生,同时提高堆肥产品养分含量,但其在工厂尺度应用的经济效益仍不明确。本文以内蒙古通辽市某污水处理厂为例,对不同堆肥模式情景以及外源添加剂使用进行系统的经济效益分析。结果表明:处理量较大的条垛式自然通风堆肥工艺(配套WT36型翻堆机)具有相对较低的基础设施投资费用和运行管理成本。不同堆肥工艺不添加外源材料的堆肥产品生产成本为314.93～349.85元·t~(-1);使用磷石膏可使堆肥生产成本降低约6元·t~(-1);磷石膏与双氰胺混合添加、仅使用过磷酸钙、过磷酸钙与双氰胺混合添加时生产成本升高5.0%～16.2%。堆肥产品销售可以补偿污泥堆肥处理成本,使污泥堆肥达到微利水平。采用大规模的条垛式自然通风且添加磷石膏的堆肥工艺经济效益最优,产投比达到3.22,投资回收期最短,可在3年2个月收回项目静态投资总额。因此,以磷石膏为外源添加剂并采用大规模条垛式自然通风工艺的污泥堆肥工厂化应用具有经济可行性。

准确快速的土壤重金属检测方法能为土壤重金属污染防治提供基础条件。直接固体进样技术因具有能简化样品前处理、缩短分析时间、减少有害化学试剂使用等特点，已被广泛用于农业土壤环境样品中各类金属元素含量的测定。鉴于此，本文首先概述了电热蒸发、激光烧蚀、等离子体进样、中子活化技术等典型土壤固体样品导入技术。其次，根据检测器的不同对固体进样技术进行了分类，并对其工作原理、国内外最新研究进展及标准现状进行了总结。本文进一步从样品的称样量及目数选择、校准方法、基体干扰和消除技术方面对土壤直接固体进样技术存在的问题进行了概述。最后，从土壤固体进样技术的自动化程度、精度提高、成本节约等方面对其未来发展方向进行了展望。

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长，并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体，厘清微塑料对植物生长的影响及机制，有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果，本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面，梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制，并对未来研究的重点内容提出展望，以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放，本试验对缺氧/好氧（A/O）中试工程处理猪场沼液过程进行采样，对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明：A/O工艺CH_4平均排放通量为1 454.76 mg·m~(-2)·h~(-1)，平均排放因子为0.85%，缺氧池排放占比最高，占总排放量的56.0%;N_2O平均排放通量为101.25 mg·m~(-2)·h~(-1)，平均排放因子为0.64%，好氧池排放占比最高，占总排放量的87.1%。NO_2~--N的积累会促使N_2O排放，但对CH_4排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N_2O的主要排放途径。

为探讨荔枝茎秆堆肥与蚯蚓粪替代草炭作为巨大普里斯特氏菌载体的可行性，以荔枝剪枝堆肥、蚯蚓粪和草炭为原料构建6种微生物载体（ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6，三者质量比分别为6∶2∶2、4∶2∶4、2∶2∶6、6∶3∶1、4∶3∶3、2∶3∶5），以草炭为对照，巨大普里斯特氏菌为目标微生物，动态监测载体中有效活菌数，获得适宜巨大普里斯特氏菌存活的载体；在此基础上，分别设置含水量20%、30%、40%，温度20、30、40、50℃和接种浓度10~6、10~7、10~8cfu·mL~(-1)，动态监测载体中有效活菌数，优化载体含水量、温度和接种浓度。结果表明：随着培养时间的延长，各载体中活菌数均呈先降低后升高的趋势，其中ST2、ST5载体长期培养后活菌数高，且草炭添加量低，是适宜的巨大普里斯特氏菌载体。随着载体含水量、温度的升高，培养的60 d过程中ST2和ST5载体活菌数均呈先升高后降低的趋势，在30%含水量（ST2 2.46×10~8cfu·g~(-1)、ST5 1.81×10~8cfu·g~(-1)）以及30℃（ST2 3.44×10~8cfu·g~(-1)、ST5 1.87×10~8cfu·g~(-1)）、40℃（ST2 8.50×10~7cfu·g~(-1)、ST5 7.13×10~7cfu·g~(-1)）温度下的活菌数最高。此外，各培养时期的载体活菌数均随着接种浓度的升高而升高，培养60 d后，ST2、ST5载体活菌数分别达3.63×10~8、3.33×10~8cfu·g~(-1)。研究表明，载体ST2和ST5适宜代替草炭作为巨大普里斯特氏菌的载体，且在30%载体含水量、30～40℃温度和10~8cfu·mL~(-1)接种浓度下效果最佳。

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响，以聚乳酸微塑料（PLA-MPs）为研究对象，开展半年的土壤培养实验，分析施用鸡粪生物炭对PLAMPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明：PLA-MPs污染导致土壤pH升高，造成氮、磷、钾等养分流失，影响土壤碳周转；施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性，脲酶和转化酶活性有不同程度的上调，培养结束时，土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍，无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下，土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明，生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失，生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。

为了探究不同湿地植物在处理高负荷养猪废水时的根际效应，本研究通过野外小区控制试验，以3种常见的挺水植物美人蕉（Canna indica）、梭鱼草（Pontederia cordata）、黄菖蒲（Iris pseudacorus）为研究对象构建表流人工湿地，研究人工湿地植物根系分泌物与根际氮循环微生物之间的关系。结果显示，梭鱼草对养猪废水的处理效果最好，氨氮、硝氮和总氮的去除率分别为78.3%、93.4%和81.2%。与试验前相比，梭鱼草和黄菖蒲根系可溶性有机碳（DOC）分泌速率在试验后分别增加了44.9%和13.5%；根系总有机酸（TOA）分泌速率分别增加了125.1%和147.5%。在处理养猪废水后，3种植物根际硝化过程氨氧化细菌（AOB）占主导地位，AOB-amoA基因丰度在黄菖蒲根际土中最高，为2.6×10~8 copies·g~(-1)；反硝化过程nirK基因占主导地位，nirK基因丰度在梭鱼草根际土中最高，为4.3×10~8 copies·g~(-1)。同时，3种植物根际均存在较明显的厌氧氨氧化过程，hzsB基因丰度在梭鱼草根际土中最高，为2.6×10~7 copies·g~(-1)。研究表明，根系分泌DOC和TOA可促进根际氮循环微生物的生长繁殖，进而提高人工湿地系统的脱氮能力。3种植物中梭鱼草生物量较大，根系分泌能力较强，在养猪废水的生态修复方面具有更高的应用潜力。