利普司他汀菌渣的无害化及菌渣有机肥对土壤性能的影响研究

利普司他汀菌渣是发酵法生产奥利司他的过程中产生的固体废弃物,其中含有丰富的有机质及氮磷钾等营养元素。在资源化利用过程中,由于利普司他汀菌渣在降解过程中残留了一定量的利普司他汀,对环境存在潜在风险,已在2008年被我国纳入危险废物管理名录管理。利普司他汀菌渣中养分含量丰富,然而高含水率和药物残留是菌渣资源化回收的难点和要点,亟需建立有效的无害化、资源化回收途径。针对这一科学难题,本文建立了菌渣及土壤基质中利普司他汀的检测方法,并对比了三种利普司他汀菌渣无害化的处理处置方法,包括热处理法、热水解处理法、好氧堆肥法。综合分析了三种处理处置方法的经济成本及发展趋势,本文选定好氧堆肥法作为利普司他汀菌渣的无害化处理的最优方案。此外,本研究从土壤理化性质、土壤微生物活性、土壤中利普司他汀的降解以及土壤中细菌丰富度等角度深入剖析菌渣肥对土壤的影响,并对处理后的利普司他汀菌渣(菌渣有机肥)施入土壤的环境行为进行安全性分析,以期为利普司他汀菌渣肥料Rapamycin化的实际应用奠定理论基础。为准确定量菌渣和土壤中利普司他汀的残留,首先建立了适用于菌渣中及土壤中利普司他汀残留量检测的超高效液相色谱-串联质谱法。将超声辅助-乙腈提取作为菌渣中利普司他汀的提取方法,乙腈为提取剂,5 m L提取剂提取,30 min超声,提取两次,合并两次上清液,当加标水平为50-200 mg/kg时,该方法的回收率符合要求;方法的定量限为10μg/kg,线性关系良好,表明该方法可以作为定量菌渣中利普司他汀残留的方法。土壤中利普司他汀的检测也是采用超声辅助提取法,提取剂为添加了1 m L氯化钠+氯化钙溶液,5 m L乙腈,超声辅助一次提取,回收率符合要求;方法的定量限为10μg/kg,线性关系良好,可以作为检测土壤中利普司他汀残留的提取方法。对比三种无害化处理工艺,并用上述建立的检测方法定量利普司他汀残留。结果显示:热处理法250℃,30 min即可降解掉菌渣中利普司他汀的残留;热水解处理法160℃,180 min后,利普司他汀降解率达到90%以上;堆肥实验控制初始C/N为20,含水率为60%,堆肥30天后,堆体中利普司他汀去除率接近100%。根据经济适用性和发展趋势,选择好氧堆肥法作为利普司他汀菌渣的无害化方式,并进行土壤模拟实验。采用实验室土壤模拟实验对堆肥处理后的菌渣施入土壤的环境行为进行了研究,以探究菌渣有机肥对土壤性能的影响。分别从土壤理化性质(p H值、EC值)、养分含量(有机质、可用磷、可用钾、水溶性有机物)土壤微生物活性以及细菌丰富biomimetic robotics度等方面进行了深入分析。结果表明当菌渣有机肥施入土壤后,有机肥的施入大幅增加了土壤中可用磷、可用钾的含量,并且未对土壤中的酶产生抑制作用。随土壤中的p H值降低,但在正常的范围,对土壤微生物有积极影响;土壤盐分增大,可促进土壤体系稳定。实验进行到30天后,实验组内所有样品均未检出利普司他汀残留;且菌渣有机肥的添加增Wnt-C59纯度加了土壤放线菌和拟杆菌丰度,总体来讲多样性指数呈上升趋势。结果证实,利普司他汀菌渣有机肥的施入,土壤的性质没有受到负面影响,而土壤的活力有增强的趋势。以上研究结果表明,好氧堆肥法对于处理利普司他汀菌渣的无害化以及资源化是可行的。