【摘 要】
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一方面水产养殖废水是农村面源污染的重要组成部分,另一方面水产养殖废水中具有丰富的氮磷资源,可实现资源化利用。本研究将水产养殖废水集中在冬季排放的特点与稻田在冬季休耕时需引水调理土壤性质相结合,提出了水产养殖废水回用休耕田技术。本研究重点研究了该技术对养殖废水的净化效果、土壤肥力的影响,并对水产养殖废水中的典型抗生素的去除途径进行探究。主要研究结果如下:通过构建室内试验装置,进行水质净化的影响因素研
【基金项目】
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国家水体污染控制与治理重大专项资助项目,十三五国家科技重大专项——太滆运河水产养殖业废水净化回用技术集成与应用示范（2017ZX07202004-005）
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一方面水产养殖废水是农村面源污染的重要组成部分,另一方面水产养殖废水中具有丰富的氮磷资源,可实现资源化利用。本研究将水产养殖废水集中在冬季排放的特点与稻田在冬季休耕时需引水调理土壤性质相结合,提出了水产养殖废水回用休耕田技术。本研究重点研究了该技术对养殖废水的净化效果、土壤肥力的影响,并对水产养殖废水中的典型抗生素的去除途径进行探究。主要研究结果如下:通过构建室内试验装置,进行水质净化的影响因素研究,探究废水回用对土壤氮磷及有机质含量的影响。结果表明,水量为300 L·m-2时,水质净化效果最好,TN、TP、CODcr去除效率分别为87.6%、57.9%和60.4%;种植植物能显著提高水质净化效果,水芹（oenanthe javanica DC.）吸收氮磷的占比分别为28.7%、16.2%,菖蒲（acorus calamus L.）为32.6%、14.9%;上层水体中DO浓度较高,可到达3.79 mg·L-1,对NH4+-N、TP和CODcr的去除率分别可达到95%、80%和65%,而下层的缺氧环境对NO3--N的去除率最高,可达到98%。研究分析废水中的典型抗生素磺胺甲恶唑（SMX）在休耕田系统中的净化效果,分析土壤吸附固定、植物吸收以及降解作用对抗生素的去除贡献,并研究SMX对水质净化、植物生长和微生物群落结构的影响。结果表明,降解作用是去除水体中SMX的主要途径,去除贡献率为62.6%～77.3%,其次为土壤吸附作用,去除贡献率为22.6%～37.3%,而水芹吸收作用对SMX的去除贡献率仅为0.035%～0.081%;SMX对微生物群落在门水平上的影响不明显,属水平上检测到Arthrobacter（节杆菌属）、Sphingomonas（鞘氨醇单胞菌属）和Bacillus（芽孢杆菌属）三类降解SMX的优势菌属,且SMX浓度为10mg·L-1时,以上三类菌属的相对丰度均最高;SMX对水质净化效果影响明显,TN、NO3--N、TP和CODcr的去除效果均随SMX浓度升高而降低;水芹生长受SMX胁迫,与SMX浓度呈负相关;在本试验采用的较高浓度SMX范围内,水芹中残留的SMX通过食物链对人体健康的存在一定风险。将室内研究结果作为理论依据,开展工程示范应用试验,在自然条件下探究休耕田对水产养殖废水的水质净化效果,分析土壤肥力的变化,并通过风险评估确定废水无害化-资源化回用的可行性。结果表明,灌水后18 d左右,水体整体水质能够恢复至背景值水平;受纳废水能提高土壤肥力,增加土壤中碱解氮和速效磷含量;土壤本身的生物多样性和结构稳定性对灌溉废水造成的环境变化具有良好的“缓冲能力”,微生物群落结构无明显变化;实际生产鱼塘水体中的抗生素对水体生态环境的联合风险熵值为0.602,处于中等水平,废水中的重金属浓度较低,符合农灌水标准;作物和土壤中残留抗生素的风险熵值均低于0.01,对人体健康和土壤生态的风险可忽略不计。
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