王瑞，魏源送，趙高峰，周懷東，趙鑫，仲維科

1. 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085 2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038 3. 中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100123 4. 鄂爾多斯固體廢棄物資源化工程技術(shù)研究所，鄂爾多斯 017000

四環(huán)素類抗生素和銅復(fù)合污染對(duì)豬糞厭氧消化的影響

王瑞1,2，魏源送1,4,*，趙高峰2，周懷東2，趙鑫3，仲維科3

1. 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085 2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038 3. 中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100123 4. 鄂爾多斯固體廢棄物資源化工程技術(shù)研究所，鄂爾多斯 017000

獸用抗生素和礦物元素添加劑可起到預(yù)防動(dòng)物疾病、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)化率等作用，因此被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)。本研究以豬糞中溫厭氧消化為研究目標(biāo)，采用全自動(dòng)甲烷潛勢(shì)測(cè)試系統(tǒng)，考察了一定濃度的四環(huán)素(TC：30 mg·kg-1dry weight, DW)、土霉素(OTC：50 mg·kg-1DW)和金霉素(CTC：15 mg·kg-1DW)對(duì)厭氧累積產(chǎn)甲烷量和日產(chǎn)甲烷速率的影響。結(jié)果表明，TC、OTC和CTC對(duì)豬糞中溫厭氧消化累積產(chǎn)甲烷量和日產(chǎn)甲烷速率均有促進(jìn)作用(累積產(chǎn)甲烷總量提高比例分別為7.9%、0.4%和5.4%)。另外，采用超高效液相色譜-四極桿串聯(lián)質(zhì)譜對(duì)豬糞厭氧消化前后樣品中四環(huán)素類抗生素及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，液相中的四環(huán)素類抗生素在豬糞厭氧消化過(guò)程中得到了明顯的去除，去除率達(dá)到90%～100%；而固相中只有金霉素和差向異構(gòu)金霉素有明顯的去除效果，去除率分別為41.69%和41.58%。采用Tessier連續(xù)提取法對(duì)豬糞厭氧消化前后樣品中5種形態(tài)的銅包括可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，豬糞厭氧消化后，可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)的銅濃度比厭氧消化前分別降低了1%～9%、0.1%～3%、12%～19%，而有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的銅濃度卻在厭氧消化后分別增加了15%～35%、1%～2%。厭氧消化后，70%～80%的銅都是以有機(jī)銅的形態(tài)存在。銅逐漸從不穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)銅，因此，厭氧消化過(guò)程使銅從可生物利用態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢缮锢脩B(tài)，趨于穩(wěn)定化。

四環(huán)素類抗生素；重金屬；銅；豬糞；厭氧消化

來(lái)源于我國(guó)畜禽養(yǎng)殖糞污的污染物不僅排放量大，而且常規(guī)污染物(化學(xué)需氧量、氮、磷)與有毒有害物質(zhì)(如殘留抗生素、重金屬)并存，呈現(xiàn)復(fù)合污染特征，是環(huán)境的主要污染源之一。獸用抗生素和礦物元素添加劑可起到預(yù)防動(dòng)物疾病、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)化率等作用，因此被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)[1]。目前四環(huán)素類抗生素已經(jīng)成為全球畜禽養(yǎng)殖業(yè)中生產(chǎn)量和使用量最大的一類獸用抗生素，其中四環(huán)素、土霉素和金霉素在實(shí)際應(yīng)用中最廣泛、使用量最大[2]。研究表明，抗生素類藥物進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，約30%～90%以原藥或代謝產(chǎn)物的形式隨動(dòng)物糞便排出體外[3-7]。畜禽對(duì)礦物元素添加劑的吸收利用率通常也較低，大部分隨動(dòng)物的糞便排出，導(dǎo)致其在糞便中含量較高[8]。張樹清等[9]對(duì)我國(guó)7個(gè)省、市、自治區(qū)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖糞便中四環(huán)素類抗生素和重金屬殘留量做了分析調(diào)查，其中北京地區(qū)豬糞樣品中四環(huán)素、土霉素、金霉素的平均含量分別為12.20 mg·kg-1(0～78.57 mg·kg-1)、20.94 mg·kg-1(4.34～134.75 mg·kg-1)、15.26 mg·kg-1(0～121.78 mg·kg-1)；銅的平均含量為421.07 mg·kg-1(92.1～1 082 mg·kg-1)。Zhou等[10]對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)殘留抗生素的調(diào)查結(jié)果表明，平均每頭豬每天排出金霉素11.6 mg，四環(huán)素1.04 mg。因此，畜禽糞便中殘留的高濃度四環(huán)素類抗生素和重金屬如不經(jīng)有效處理而直接排放，將對(duì)環(huán)境和人類的健康造成巨大的威脅。

厭氧消化廣泛應(yīng)用于豬糞的資源化處理，但豬糞中殘留的四環(huán)素類抗生素會(huì)對(duì)厭氧消化產(chǎn)生不良的影響[11]。Alvarez等[11]的研究結(jié)果表明，當(dāng)土霉素和金霉素的添加濃度分別為10、50和100 mg·L-1時(shí)，豬糞厭氧消化的產(chǎn)甲烷量分別減少了56%、60%和62%。而Lallai等[12]的研究結(jié)果則截然不同，即使當(dāng)土霉素的濃度高達(dá)125和250 mg·L-1時(shí)，也沒(méi)有對(duì)豬糞厭氧消化產(chǎn)甲烷量產(chǎn)生明顯的抑制。所以，為了進(jìn)一步探明四環(huán)素類抗生素對(duì)畜禽糞便厭氧消化過(guò)程的影響及四環(huán)素類抗生素和銅在豬糞厭氧消化過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化特征，本研究以豬糞為對(duì)象，考察一定濃度四環(huán)素、土霉素和金霉素對(duì)豬糞中溫厭氧消化產(chǎn)甲烷總量及日產(chǎn)甲烷速率的影響，同時(shí)考察豬糞厭氧消化過(guò)程中四環(huán)素類抗生素及其代謝產(chǎn)物的降解和銅的有效性變化。

1 材料與方法 (Materials and methods)

1.1 厭氧消化試驗(yàn)裝置

本研究采用瑞典碧普公司(Bioprocess Control, Sweden, AB)研制的第二代全自動(dòng)甲烷潛力測(cè)試系統(tǒng)(Automatic Methane Potential Test System II, AMPTS II)，包括發(fā)酵單元、二氧化碳吸收單元、氣體分析單元3個(gè)部分。發(fā)酵單元包括15個(gè)配備了全自動(dòng)內(nèi)置攪拌系統(tǒng)的500 mL血清瓶和控溫水浴槽；二氧化碳吸收單元包括15個(gè)血清瓶，裝有80 mL的3 mol·L-1的NaOH溶液，用來(lái)吸收厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳；氣體分析單元配備了全自動(dòng)微量氣體流量系統(tǒng)，支持在線即時(shí)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集，可以直接獲得厭氧消化過(guò)程甲烷產(chǎn)生的連續(xù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

1.2 試驗(yàn)材料

所用的豬糞來(lái)自于北京郊區(qū)某集約化養(yǎng)豬場(chǎng)。采集后添加適量的去離子水，使其含水率達(dá)到96%左右，并充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝髠溆?。接種污泥取自于該養(yǎng)豬場(chǎng)中處理豬糞廢水的升流式厭氧污泥反應(yīng)器(UASB)。試驗(yàn)原料的理化特性如表1所示。

表1 豬糞厭氧消化試驗(yàn)的原料理化特性Table 1 Characteristics of raw materials in swine manure anaerobic digestion tests

注：TS為總固體；VS為揮發(fā)性固體。

Note: TS stands for total solid; VS stands for volatile solid.

1.3 試驗(yàn)方法

厭氧消化批量試驗(yàn)采用37 ℃中溫厭氧消化，每個(gè)500 mL的反應(yīng)器中加入200 mL豬糞懸濁液和200 mL的接種污泥。反應(yīng)器全部密閉后，通氮?dú)? min以去除瓶中殘留的空氣。攪拌方式為機(jī)械間歇攪拌(攪拌60 s，暫停60 s)。本試驗(yàn)分為5組，每組試驗(yàn)為3個(gè)平行，其中包括1組空白試驗(yàn)和1組控制試驗(yàn) (添加400 mL接種污泥和2 g左右標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)纖維素，目的在于明確厭氧接種污泥的活性)。根據(jù)課題組前期文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果[7, 13-14]，本研究擬定3組試驗(yàn)的四環(huán)素類抗生素添加量分別為四環(huán)素(TC)：30 mg·kg-1DW(dry weight)(1.5 mg·L-1)，土霉素(OTC)：50 mg·kg-1DW(2.5 mg·L-1)，金霉素(CTC)：15 mg·kg-1DW(0.75 mg·L-1)。因豬糞中的銅含量較高，故本研究在試驗(yàn)中沒(méi)有添加銅。試驗(yàn)以厭氧消化日產(chǎn)甲烷量小于2 mL為終點(diǎn)，整個(gè)周期為40 d。分別在厭氧消化試驗(yàn)開(kāi)始前和結(jié)束后取混合均勻的懸濁液，裝于聚四氟乙烯離心管中，8 000 r·min-1離心30 min，上清液用來(lái)測(cè)pH，EC (electrical conductivity)等常規(guī)指標(biāo)，離心所得的固體物質(zhì)通過(guò)進(jìn)一步處理，用來(lái)測(cè)四環(huán)素類抗生素和銅。

表2 豬糞厭氧消化試驗(yàn)原料中四環(huán)素類抗生素及其代謝產(chǎn)物與銅的初始濃度Table 2 Concentrations of tetracyclines (TCs) & their metabolics, and fractions of copper in raw materials of swine manure anaerobic digestion tests

1.4 樣品分析及測(cè)定方法

常規(guī)指標(biāo)如pH、TS(總固體)；VS(揮發(fā)性固體)、EC等依據(jù)《水與廢水監(jiān)測(cè)方法》[15]測(cè)定。厭氧消化上清液的化學(xué)需氧量(CODCr)使用DR2800分光度計(jì)(Hach, USA)進(jìn)行測(cè)定。

1.4.1 UPLC-MS分析檢測(cè)TCs及其代謝產(chǎn)物

采用超高效液相色譜-四極桿串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-QqQ, Waters Micromass Quattro Premier XE, USA)對(duì)四環(huán)素類抗生素及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析[16]。

樣品預(yù)處理：固體樣品在-20 ℃下冷凍24 h后置于冷凍干燥機(jī)中冷干，然后進(jìn)行機(jī)械粉碎并過(guò)100目尼龍篩網(wǎng)，取篩余物分析測(cè)定。

準(zhǔn)確稱取0.5 g干燥樣品于聚四氟乙烯管中，然后加入20 mL的Na2EDTA-McIlvaine進(jìn)行超聲30 min，經(jīng)離心后取上清液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中待用，如此反復(fù)提取3次，將其上清液混合，然后用超純水稀釋至100 mL，取10 mL進(jìn)行固相萃取凈化。

固相萃取采用OASIS HLB小柱 (6cc/150 mg, Waters)。HLB小柱依次用乙酸乙酯(5 mL)，甲醇(5 mL)和pH = 4的Na2EDTA-McIlvaine緩沖溶液(5 mL)活化，上樣后分別用5 mL超純水和5 mL的體積分?jǐn)?shù)為5%的甲醇溶液進(jìn)行淋洗，最后用9 mL的體積分?jǐn)?shù)為10%的甲醇和乙酸乙酯溶液(V∶V =1∶9)進(jìn)行洗脫。收集洗脫液并經(jīng)氮?dú)獯蹈珊螅? mL乙腈和體積百分?jǐn)?shù)為0.1%的甲酸溶液(V (乙腈)∶V (甲酸溶液)=1∶9)來(lái)溶解殘留物，經(jīng)0.22 μm的尼龍膜過(guò)濾后，于棕色自動(dòng)進(jìn)樣瓶中保存以備上機(jī)測(cè)定。

超高效液相色譜與質(zhì)譜的操作條件如下：

色譜條件：采用Waters Acquity UPLC色譜儀和Acquity UPLC BEH C18色譜柱(100 mm× 2.1 mm, 1.7 μm)進(jìn)行分析。柱溫35 ℃，樣品室溫度10 ℃，進(jìn)樣量為10 μL。流動(dòng)相使用乙腈(A)和質(zhì)量百分比為0.1%的甲酸(B)，淋洗梯度為0～5 min，初始流動(dòng)相A由5%線性增加到17%；5～6 min，流動(dòng)相A變?yōu)?0%；6～10 min，流動(dòng)相A變?yōu)?5%；10～11 min，流動(dòng)相A的比例降為5%并保持1 min，總共運(yùn)行12 min。流速均為0.3 mL·min-1。

質(zhì)譜條件：四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀QqQ(Waters Micromass Quattro Premier XE)使用電噴霧解離源，正離子模式。操作參數(shù)為源溫度120 ℃，脫溶劑溫度350 ℃，毛細(xì)管電壓3.0 kV，錐孔電壓22 V，去溶劑氣流600 L·h-1，反吹氣流50 L·h-1。數(shù)據(jù)采集使用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式MRM，掃描時(shí)間間隔為0.03 s。

1.4.2 Tessier法分析Cu的形態(tài)

Cu的5種形態(tài)根據(jù)Tessier[17]連續(xù)提取法進(jìn)行測(cè)定?？侰u測(cè)定方法：稱取1.00 g固體樣品加入錐形瓶中，加5 mL濃HNO3于電熱板上加熱消解，如有不溶物，加5 mL的HF或HClO4，直至消解成無(wú)色透明液體后測(cè)定。

總Cu及其5種形態(tài)最終根據(jù)其含量高低，采用原子吸收分光光度計(jì)AAS(Varian AA240FS, USA)或電感耦合等離子質(zhì)譜儀ICP-MS(Thermo Scientific Element X2, USA)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論(Results and discussion)

2.1 豬糞中溫厭氧消化過(guò)程中pH、EC和COD的變化

添加一定濃度TC、OTC和CTC對(duì)豬糞厭氧消化前后pH、EC和COD的影響不大。厭氧消化前的pH值基本呈中性(約7.1)，由于厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生了大量的氨氮致使厭氧消化后pH值比厭氧消化前約上升了1個(gè)單位(約8.2)，從中性變成弱堿性(圖1)，相應(yīng)地厭氧消化后電導(dǎo)率(EC)比厭氧前約上升了2 ms(圖1)。經(jīng)厭氧消化后，COD去除率為70%～80%(圖2)，由此可見(jiàn)，厭氧消化可以有效地削減有機(jī)物的排放。

圖1 豬糞中溫厭氧消化前后pH和EC的變化

圖2 豬糞中溫厭氧消化前后COD的變化

2.2 一定濃度TC、OTC、CTC添加對(duì)豬糞中溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，添加的低濃度四環(huán)素類抗生素對(duì)豬糞中溫厭氧消化累積產(chǎn)甲烷量和日產(chǎn)甲烷速率均有一定的促進(jìn)作用(如圖3、4所示)。在整個(gè)厭氧消化周期內(nèi)(42 d)，日產(chǎn)甲烷速率分別在第10天和第25天左右出現(xiàn)2個(gè)峰值，由此可將厭氧消化過(guò)程分為0～15 d和16～30 d共2個(gè)階段。第一階段主要為碳水化合物、蛋白質(zhì)等易降解有機(jī)物的水解酸化，產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)被產(chǎn)甲烷菌所利用，因此產(chǎn)氣量逐漸上升達(dá)到第一個(gè)峰值。隨后，纖維素等較難降解的有機(jī)物開(kāi)始水解酸化，日產(chǎn)甲烷速率進(jìn)入第二個(gè)高峰，并且高于第一個(gè)產(chǎn)氣高峰。TC、OTC和CTC添加組的日產(chǎn)甲烷速率趨勢(shì)相似，與Control組相比，它們以相對(duì)更快的速度到達(dá)第一個(gè)日產(chǎn)甲烷高峰，說(shuō)明TCs的添加對(duì)易降解有機(jī)物的水解酸化有一定的促進(jìn)作用。在42 d的厭氧消化周期內(nèi)，TC、OTC和CTC添加組的累積產(chǎn)甲烷量均高于Control組 (Control組2.39 L)，分別為2.58 L、2.40 L和2.52 L(提高比例分別為7.9%、0.4%和5.4%)，由此表明，TCs的添加對(duì)豬糞中溫厭氧消化累積產(chǎn)甲烷量有一定的促進(jìn)作用。這與Lallai等[12]的研究結(jié)果不同，原因可能是采用的接種物和厭氧消化底物不同所導(dǎo)致的。

圖3 豬糞中溫厭氧消化試驗(yàn)過(guò)程的累積產(chǎn)甲烷量變化

圖4 豬糞中溫厭氧消化過(guò)程中的日產(chǎn)甲烷速率變化

2.3 豬糞中溫厭氧消化過(guò)程中四環(huán)素類抗生素的降解

TCs及其代謝產(chǎn)物在豬糞中溫厭氧消化上清液中的濃度普遍很低，大概占總濃度的0%～2%(圖5)，表明四環(huán)素類抗生素更易吸附于固相上。厭氧消化后，液相中大部分TCs的去除率都達(dá)到90%以上，甚至100%，只有土霉素(OTC)的去除率略低(81.86%)。然而，對(duì)厭氧消化前后固相中殘留四環(huán)素類抗生素的分析結(jié)果表明(圖6)，只有金霉素(CTC)和差向異構(gòu)金霉素(ECTC)有明顯的去除效果，去除率分別達(dá)到41.69%和41.58%，其他四環(huán)素類抗生素，如TC、ETC、OTC、EOTC在厭氧消化后的濃度比厭氧消化前都有不同程度的增長(zhǎng)(單位質(zhì)量干物質(zhì)濃度)，其原因可能是厭氧消化過(guò)程中這幾種四環(huán)素類抗生素的降解速率低于有機(jī)質(zhì)的降解速率。

圖5 豬糞中溫厭氧消化前后上清液中TCs及其代謝產(chǎn)物濃度的變化

圖6 豬糞中溫厭氧消化前后固相中的TCs及其代謝產(chǎn)物濃度的變化

2.4 豬糞中溫厭氧消化過(guò)程的銅形態(tài)轉(zhuǎn)化

豬糞中溫厭氧消化后的總銅濃度高于厭氧消化前(如圖7所示)，其原因可能是厭氧消化過(guò)程中大量的有機(jī)質(zhì)被降解，因此，總銅(單位質(zhì)量干物質(zhì)濃度)得到了一定程度的濃縮富集。

圖7 豬糞中溫厭氧消化前后固相中的總銅濃度變化

然而，豬糞中銅的生物毒性及其對(duì)環(huán)境危害的大小更大程度上取決于其形態(tài)分布。Tessier等[17]將金屬形態(tài)分為以下5種：可交換離子態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，其中前3種形態(tài)的穩(wěn)定性較差，容易被植物吸收利用，后2種形態(tài)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，不易被釋放到環(huán)境中[18]。如圖8所示，厭氧消化后可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)的銅濃度比厭氧消化前分別降低了1%～9%、0.1%～3%、12%～19%，而有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的銅濃度卻在厭氧消化后分別增加了15%～35%、1%～2%。試驗(yàn)結(jié)果表明，在厭氧消化后，70%～80%的銅都是以有機(jī)銅的形態(tài)存在。這是因?yàn)殂~和有機(jī)物產(chǎn)生配合作用，形成了較為穩(wěn)定的配合物，故而能被糞便中的有機(jī)質(zhì)強(qiáng)烈地吸附。厭氧消化過(guò)程中有機(jī)結(jié)合態(tài)Cu的大量增長(zhǎng)可能與銅和有機(jī)物較強(qiáng)的結(jié)合力有關(guān)。因此，厭氧消化過(guò)程中，銅從可生物利用態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢缮锢脩B(tài)，趨于穩(wěn)定化。

圖8 豬糞中溫厭氧消化前后固相中5種不同形態(tài)的銅濃度變化

綜述可知，(1)低濃度四環(huán)素類抗生素對(duì)豬糞中溫厭氧消化累積產(chǎn)甲烷量和日產(chǎn)甲烷速率均有一定的促進(jìn)作用；

(2)豬糞中溫厭氧消化過(guò)程中，液相中四環(huán)素類抗生素的降解比較明顯(均在80%以上)，而固相中只有金霉素(CTC)和差向異構(gòu)金霉素(ECTC)有明顯的降解，其去除率分別為41.69%和41.58%；

(3)豬糞經(jīng)中溫厭氧消化后，70%～80%的銅均以有機(jī)銅的形式存在，銅的形態(tài)從不穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。

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◆

Effects of Residual Tetracyclines and Copper on Swine Manure Anaerobic Digestion

Wang Rui1,2, Wei Yuansong1,4,*, Zhao Gaofeng2, Zhou Huaidong2, Zhao Xin3, Zhong Weike3

1. Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China 2. Chinese Institute of Water Resources and Hydro-power Research, Beijing 100038, China 3. Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100123, China 4. Ordos Institute of Solid Waste Technology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Ordos 017000, China

Received 24 August 2015 accepted 13 October 2015

Veterinary antibiotics and trace metals are commonly used as feed additives to promote growth and control animal diseases in poultry and livestock production. However, pollution of animal wastes caused by residual tetracyclines and copper might pose great potential threat to environment and human health. Therefore, the purpose of this study was to investigate impact of certain concentrations tetracycline (TC: 30 mg·kg-1dry weight, DW), oxytetracycline (OTC: 50 mg·kg-1DW) and chlortetracycline (CTC: 15 mg·kg-1DW) on accumulated methane production and daily methane production rates of the swine manure anaerobic digestion with Automatic Methane Potential Test System II (Bioprocess Control, Sweden). The results showed that TC, OTC and CTC had positive effect on both accumulated methane production and daily methane production rates, e.g., the accumulated methane productions were increased by 7.9%, 0.4% and 5.4%, respectively. Otherwise, the swine manure before and after anaerobic digestion were sampled and the tetracyclines (TCs) and their metabolites were analyzed by ultra performance liquid chromatography tandem quadrupole mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The results showed that TCs in the supernatant were effectively removed by anaerobic digestion, and their removal rates were up to 90%～100% during swine manure anaerobic digestion. However, only chlortetracycline andepi-chlortetracycline were removed significantly in solid phase and their removal rates were 41.69% and 41.58%, respectively. Five copper extraction species including exchangeable-Cu, carbonates-Cu, Cu bound to Fe/Mn, organic Cu and residual Cu of the swine manure were analyzed by Tessier sequential extraction procedure. The results of the present study demonstrated that exchangeable-Cu, carbonates-Cu and Cu bound to Fe/Mn decreased by 1%～9%, 0.1%～3%, 12%～19%, respectively, and 70%～80% of total copper was in form of organic Cu in the end of anaerobic digestion, which was a more stable form comparing to others.

tetracyclines; copper; swine manure; anaerobic digestion

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)課題(201303091)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21077122, 21577161)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAC25B03)

王瑞(1984—)，女，博士，研究方向?yàn)橛袡C(jī)固體廢棄物資源化處理，E-mail：wrhbhd@live.cn；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: yswei@rcees.ac.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20150824005

2015-08-24錄用日期：2015-10-13

1673-5897(2015)5-108-07

X171.5

A

魏源送(1969—)，男，環(huán)境工程學(xué)博士，研究員，主要研究方向有機(jī)固體廢棄物資源化處理，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇。

王瑞, 魏源送，趙高峰, 等. 四環(huán)素類抗生素和銅復(fù)合污染對(duì)豬糞厭氧消化的影響[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2015, 10(5): 108-114

Wang R, Wei Y S, Zhao G F, et al. Effects of residual tetracyclines and copper on swine manure anaerobic digestion [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(5): 108-114 (in Chinese)