結(jié)題報(bào)告內(nèi)容材料-2part

1、一、1.1.1背景畜禽廢水畜禽廢水的歷史據(jù)考古資料顯示,中國(guó)是世界上最早發(fā)展畜禽養(yǎng)殖業(yè)的國(guó)家之一。在古代的中國(guó)，對(duì)野生動(dòng)物的馴化始于距今 1 萬(wàn)年前左右的中石器時(shí)代初1。中國(guó)進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，畜牧業(yè)的發(fā)展更是取得了卓越的成就。隨著惠農(nóng)政策的實(shí)施，在近幾年來(lái)，畜牧業(yè)呈現(xiàn)出加快發(fā)展勢(shì)頭，畜牧業(yè)發(fā)展方式發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，向規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、和區(qū)域化。目前畜牧業(yè)產(chǎn)值已占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的 34%，在某些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，畜牧業(yè)收入已占當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入的 40%以上2。根據(jù)糧農(nóng)組織 2010 年公布的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)畜禽總數(shù)龐大。其中生豬存欄數(shù)為 5.23 億頭，占世界存欄總數(shù)的 50.9%,位居世界第一；綿羊 2.1

2、9 億只，占世界存欄總數(shù)的 18.73%，居世界第一；2.46 億只，占世界存欄總數(shù)的 25.15%，居世界第一；牛 1.89億頭，占世界存欄總數(shù)的 9.21%，居世界第三。肉類總產(chǎn)量達(dá) 10845 萬(wàn)噸，禽蛋（不含雞蛋）產(chǎn)量 8843.6 萬(wàn)噸，雞蛋產(chǎn)量 3578.6 萬(wàn)噸，奶類為 3785 萬(wàn)噸，其中肉類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 30%，禽蛋產(chǎn)量占百 80%，雞蛋產(chǎn)量占 40%，奶類產(chǎn)量占 5%。截止目前為止，我國(guó)人均肉類占有量已超過(guò)世界平均水平，禽蛋占有量已經(jīng)近似于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，但是，奶類人均占有量?jī)H為世界平均水平的 1/13。從以上數(shù)據(jù)可看出我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展水平在十取得了飛速發(fā)展2。 可見(jiàn)

3、，畜牧業(yè)已經(jīng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最活躍的增長(zhǎng)點(diǎn)和主要的支柱產(chǎn)業(yè)。而與此同時(shí)，城市畜禽養(yǎng)殖業(yè)已成為或正在成為與生活污水、工業(yè)廢水相當(dāng)甚至更大的污染源3。尋求一條工藝可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、效率高的處理工藝是解決畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中當(dāng)務(wù)之急。對(duì)目前的畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝來(lái)說(shuō)僅去除有機(jī)物己比較成熟，但是對(duì)氮(特別是氨氮)的去除卻還沒(méi)能夠有經(jīng)濟(jì)有效的處理方法，從而導(dǎo)致排放的畜禽養(yǎng)殖廢水含氮量嚴(yán)重，含氮化合物進(jìn)入受納水體，不斷積累，使水體環(huán)境收到嚴(yán)重的污染。 從近年我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量公報(bào)看出，我國(guó)水體主要污染物為有機(jī)物和氨氮，這類污染物質(zhì)的產(chǎn)生進(jìn)一步加劇了我國(guó)水的，并嚴(yán)重制約了可持續(xù)發(fā)展的實(shí)施，從長(zhǎng)期制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，尋

4、求一種有效除去畜禽廢水中氨氮的處理工藝對(duì)解決我國(guó)目前水體氮污染嚴(yán)重有著非常重要的意義4-5。畜禽廢水污染不僅僅是畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的嚴(yán)重問(wèn)題，同樣也是和地區(qū)的重要問(wèn)題，尤其是對(duì)于畜牧業(yè)發(fā)展較快、人口密度較高的國(guó)家和地區(qū)威脅更大6-7。1.2. 畜禽廢水的組成畜禽廢水主要是由糞便尿液、飼料殘?jiān)?、夾雜糞便以及圈舍沖洗水組成，而其中畜禽圈舍沖洗水以及糞便尿液占絕大了部分氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，污染負(fù)荷較高。處理的畜禽廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)以及中國(guó)現(xiàn)代化的畜牧生產(chǎn)是伴隨著解決城市居民的肉、奶、蛋供應(yīng)等問(wèn)題而提出和發(fā)展起來(lái)，過(guò)去的畜牧養(yǎng)殖業(yè)以農(nóng)家畜牧分散養(yǎng)殖為主的方式已得到很大的改善，現(xiàn)代化規(guī)?；s化的養(yǎng)殖場(chǎng)

5、生產(chǎn)已經(jīng)占主要地位，大中型養(yǎng)殖場(chǎng)也主要分布于人口密集的沿海地區(qū)，以及主要集中分布在大中城市與農(nóng)村的結(jié)合地帶。這不僅制約了現(xiàn)代化封閉型的規(guī)?；B(yǎng)殖技術(shù)，也影響了我國(guó)城市的畜禽業(yè)向優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展的道路，同時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。由于環(huán)境不健全以及，絕大多數(shù)小型養(yǎng)殖場(chǎng)和散養(yǎng)戶在建場(chǎng)初期沒(méi)有考慮畜禽廢物處理，畜禽排放的大量糞便與養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的大量廢水，大多妥善處理而直接排放，對(duì)周?chē)h(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，產(chǎn)生極其不良影響。同時(shí)隨著我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)快速發(fā)展，每年畜禽廢水的產(chǎn)生量均呈上升趨勢(shì)。畜禽廢水通過(guò)糞坑滲入，使水受到了嚴(yán)重污染，特別是糞便尿液中所含大量的含氮化合物通過(guò)土壤微生物作用，經(jīng)過(guò)氨化、硝化等生物化學(xué)反

6、應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)化成為 NH3+-N、NO2-N、NO3-N 等滲入水，致使水中硝酸鹽含量增高，而當(dāng)作為城市供水的水源時(shí)，不僅影響供水水質(zhì)增加制水成本，而且破壞了飲水的安全。1.3 畜禽廢水中抗生素的使用畜禽廢水中的抗生素也是殘留不可忽視的一個(gè)污染就能夠抑制或影響生物機(jī)能的化合物， 它的本身對(duì)?？股厥且环N在極低的濃度下細(xì)胞并無(wú)害處， 但是會(huì)使病原細(xì)胞產(chǎn)生抗藥性， 從而失去其功效。 抗生素的功能就是促進(jìn)或者抑制或者動(dòng)物的某項(xiàng)生理功能，進(jìn)入水環(huán)境后仍然有可能干擾環(huán)境生物的正常生理功能， 能夠破壞微生態(tài)環(huán)境。與此同時(shí)， 抗生素也是一種難于生物降解的化合物， 所以很容易在環(huán)境中富集。如果經(jīng)常攝入微量的抗生素

7、，它們就會(huì)逐漸在體內(nèi)累積而導(dǎo)致某些發(fā)生病變和體內(nèi)正常菌群的耐藥性變化。表明，抗生素的殘留可能會(huì)導(dǎo)致不良的免疫抑制、過(guò)敏反應(yīng)、致畸、致突變等作用 9。在我國(guó)抗生素生產(chǎn)發(fā)展速度相當(dāng)?shù)难杆佟?2003 年我國(guó)成為了藥品世界的第一生產(chǎn)大國(guó)， 每年盤(pán)尼西林的產(chǎn)量達(dá) 28000 噸（占世界總產(chǎn)量的 60%），土霉素的年產(chǎn)量為 10000 噸（占世界總產(chǎn)量的 65%）顯示，中國(guó)每年生產(chǎn)的抗生素原料約為 210000 噸， 其中有 180000 噸在國(guó)內(nèi)使用（包括醫(yī)療和農(nóng)業(yè)使用）,人均年消費(fèi)量為 138 克，而人年消費(fèi)量?jī)H我國(guó)的 1/ 10。在 2011 年的中顯示，中國(guó)的住院患者中，80%以上的感冒發(fā)熱使用

8、抗生素，抗生素的使用率達(dá) 70%，其中外科患者抗生素的使用率達(dá) 97%10?？股氐臍埩艉推鋵?dǎo)致的細(xì)菌耐藥性近年來(lái)引起了的重視，截止 2008 年， 國(guó)際抗生素耐藥（ARDB）收錄的抗藥信息包括 13293 個(gè)耐藥，377 種類型的細(xì)菌，257 種抗生素，632 耐藥組,933 個(gè)種以及 124 個(gè)屬 11 。2. 磺胺甲惡唑的基本性質(zhì)2.1 抗生素的概念藥品及個(gè)人護(hù)理用品（Pharmaceuticals and念最早是由 ChristianG.Daughton 在 1999 年al Care Products,PPCPs）這個(gè)概的Environmental Healths中提出來(lái)的。PPCP

9、s 是一個(gè)非常龐大的體系，藥物和個(gè)人護(hù)膚品包含的化學(xué)物質(zhì)很廣泛,像人類和藥物,品、防曬品等。這些化合物已經(jīng)被對(duì)動(dòng)物和人類造成的影響,因此,它們產(chǎn)生了有機(jī)污染。隨著人民生活水平的不斷提高，藥品的產(chǎn)量以及消費(fèi)量逐年增多。相關(guān)稱，全球的人用藥物每年消費(fèi)量約為 100000 噸，平均每人每年就有 15g之多。個(gè)人護(hù)理用品化合物的產(chǎn)量和用量也隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展持續(xù)不斷的增大，同時(shí)其種類也越來(lái)越為豐富，有幾千種之多。這些物質(zhì)在水體中的濃度一般為 ng/L-g/L。藥物系統(tǒng),對(duì)人和它們的代謝物在環(huán)境中的存在,這些人工的化學(xué)物干擾正常的內(nèi)體和動(dòng)物造成了意想不到的影響。近幾年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法和

10、儀器分析的水平均得到了改進(jìn)，越來(lái)越多的 PPCPs 這類微污染物在水體環(huán)境中陸續(xù)的被檢測(cè)出來(lái)。2.2 目標(biāo)抗生素的選擇磺胺甲惡唑(SMZ)是磺胺類抗生素俗稱新諾明,化學(xué)名稱 N-(5-甲基- 3-異惡唑基)- 4-氨基苯磺酰胺,呈白色結(jié)晶性粉末狀，無(wú)臭、味微苦，純度大于 98%。己知的 SMX 的酸離解常數(shù)(a)為 1.7 和 5.7，為 168-1720C，儲(chǔ)存條件在 0-60C。在、稀礦酸和堿液中易溶，在乙醇中略溶，在水、氯仿和乙醚中幾乎不溶?；前芳讗哼蚴浅Ｓ玫膹V譜抗菌素。通常被用來(lái)治療沙門(mén)菌屬、呼吸道感染、腸道、小兒急性中耳炎以及對(duì)流腦的預(yù)防等，同時(shí)也被用來(lái)添加在牲畜飼料中用來(lái)促進(jìn)牲畜的

11、生長(zhǎng)。在水處理系統(tǒng)的處理過(guò)程中,對(duì)比其它種類的抗生素(如氟哇諾酮）的去除率要低的多。在污水處理系統(tǒng)的來(lái)水中,的東南部,磺胺甲惡哇被檢測(cè)到的濃度為118ng/L,在西班牙是 580ng/L,是 520ng/L12。磺胺甲惡唑在土壤、污泥和沉積物中的吸附很低。因此,比起其它種類的抗生素磺胺甲惡唑?qū)⒂幸淮蟛糠执媪粼谒h(huán)境中被生物體利用,這將引起更高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。3 磺胺甲惡唑的危害據(jù),磺胺甲惡唑即使是在低于 mg/L 的濃度下,也會(huì)對(duì)一些水生生物產(chǎn)生急性和慢性毒性效應(yīng)。除此之外,磺胺甲惡唑還會(huì)誘導(dǎo)有機(jī)體突變13。當(dāng)多種抗生素同時(shí)存在時(shí),這些毒性效應(yīng)還會(huì)增強(qiáng)。例如,通過(guò)疊加和協(xié)同效應(yīng)可以使生物體生長(zhǎng)抑制

12、作用得到加強(qiáng)14。更應(yīng)引起人們注意的是,當(dāng)細(xì)菌長(zhǎng)期抗生素在臨床治療上的失效。在抗生素環(huán)境中,會(huì)對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性,從而導(dǎo)致近些年,隨著科技的發(fā)展,對(duì)磺胺甲惡唑的在廢水中的監(jiān)測(cè)控制以及對(duì)其去除方法的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。12htt 34卜有生.生態(tài)農(nóng)業(yè)中廢棄物的處理與再生利用M.西安化學(xué)工業(yè)，第二版中國(guó)畜牧業(yè)現(xiàn)狀分析.咨詢網(wǎng).cn/Readnews.asp?newsID=47560 2011-5-13農(nóng)業(yè)部.關(guān)于加快調(diào)整畜牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的意見(jiàn).199926 號(hào)Turk O，Mavinic，D S.Maaioing ntrite build-up in a system acchimate to

13、free ammoniaJWater Res,1989,23(11):1383 一 1388567，.焦化廢水生物脫氮J.環(huán)境科學(xué)，1994，13(3):45-50，試論農(nóng)業(yè)養(yǎng)分的非點(diǎn)源污染與管理環(huán)境保護(hù)，2001(1):15-17,滿都拉,集約化畜禽場(chǎng)的污染問(wèn)題及防治措施選評(píng)畜牧工程，20028 Richardson, B. J., P. K. S. Lam, M. Martin. Emerging chemicals of concern:Pharmaceuticals andal care products (PPCPs) in Asia, with particularreferenc

14、e to Southern China J. Marine Pollution Bulletin, 2005, 50: 913 - 920.9,.畜禽產(chǎn)品中藥物殘留的進(jìn)展及重要意義 J . 獸藥與飼料添加劑,2001,6(4):394110,劉海燕,.抗生素全民之“ 癮”.中國(guó)中報(bào).2010/4 /22 第 006 版Genes Database. Nucleic Acids11 Liu B, Pop M. 2008. ARDB- AntibioticResearch,2009, 37( Database ie): 443-447.129S.,CarlsonKH.Solid-phaseextr

15、action-high-performanceliquidchromatography-ion trap mass spectroscopy forysis of trace concentrations of macrolideantibiotics in natural and waste water matri. 2004, 1038(1-2): 141 一 155.13 Isidori M., Lavna M., Nardelli A., Pascarella L., Parrella A. Toxic and genotoxicevaluation ofsix antibiotics on non-anisms. Sci Toral Environ, 2005, 346(1-