奶牛粪便中甾体雌激素污染特征调查及在堆肥过程中的降解行为研究

摘要

人们对乳肉制品需求量的不断增加使得安徽省内集约化奶牛养殖业有了突飞猛进的发展,而畜禽粪便是天然甾体雌激素雌酮(E1)、17α-雌二醇(17α-E2)、17β-雌二醇(17β-E2)和雌三醇(E3)排放到环境中的重要来源之一。甾体雌激素因其具有较强的内分泌干扰性而越来越受到关注,在ng/L浓度下即会对水生生物的繁衍产生不利影响。本文采集集约化养殖场新鲜的奶牛粪便,建立精确高效的雌激素提取检测方法;并将此法用于安徽省内主要集约化养殖场的污染现状调查,估算全省的雌激素排放量;通过高温好氧堆肥过程中甾体雌激素的迁移和转化进行降解动力学分析,降低奶牛粪便中甾体雌激素对环境的危害程度。研究的主要结论如下:
　　分别用HPLC和GC-MS两种方法进行奶牛粪便中甾体雌激素检测。HPLC法检测E1的回收率在30.02％~62.15%之间,E2的回收率在50.21%~67.14%之间,E3的回收率在43.12%~65.97%之间;而采用GC-MS法测定时,四种甾体雌激素E1、17α-E2、17β-E2和E3的回收率为86.36%~124.10%,明显优于HPLC法。此外,HPLC的检出限为40.74~82.11μg/kg,相对标准偏差为5.85%~11.79%;而采用GC-MS法的检出限为7.49~26.37μg/kg,相对标准偏差为4.81%~8.38%。由此可以确立GC-MS法是一套可行有效、精确可靠的固相中甾体雌激素的分析测试方法。
　　用已确立的GC-MS法调查安徽主要集约化养殖场排泄物中雌激素含量。调查结果显示奶牛粪便中的雌激素主要包含E1、17α-E2和17β-E2。青年牛的雌激素含量最少,17α-E2为30.91~79.65μg/kgDW,17β-E2为64.73~277.70μg/kgDW,E1为114.54~191.31μg/kgDW;干奶牛次之,17α-E2为289.29~584.54μg/kgDW,17β-E2为55.94~266.76μg/kgDW,E1为61.95~760.73μg/kgDW;泌乳牛最高,17α-E2为139.23~2997.14μg/kgDW,17β-E2为38.57~305.06μg/kgDW,E1为136.13~233.02μg/kgDW。并按此估算出全省每年奶牛养殖业排泄物中雌激素排放量17α-E2为514.77kg,17β-E2为58.42kg,E1为139.86kg,总的甾体雌激素排放量为652.31kg。
　　考察了以奶牛粪便和稻草秸秆为原料,进行高温好氧堆肥过程中甾体雌激素的迁移和转化以及对堆肥理化性质的影响。试验结果表明,高温好氧堆肥过程中E1、17α-E2、17β-E2和E3遵循一级降解动力学模型,半衰期分别为2.30d、10.48d、1.43d和1.77d。去除率分别达到99.63%、86.81%、100%和100%,总的雌激素去除率达到99.6%。在好氧堆肥过程中,雌激素活性EEQ逐渐降低。EEQ从最初的972.08μg/kgDW降至第39天的10.45μg/kgDW,雌激素活性降低了98.92%。添加甾体雌激素对好氧堆肥过程中的温度、挥发份、总氮、铵态氮和总磷的变化无显著影响;对pH值、硝态氮和速效磷的影响较为显著。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外相关研究现状

1.3 课题研究目的、意义与研究内容

第二章 甾体雌激素分析测试方法建立

2.1 实验材料与仪器

2.2 试验方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 安徽省主要城市甾体雌激素污染现状调查

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 高温好氧堆肥过程中雌激素的降解

4.1 材料与方法

4.2 甾体雌激素在好氧堆肥过程中的降解

4.3 堆肥过程中其它理化指标的变化规律

4.4 本章小结.

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 特色及创新点

5.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文