生物覆盖层基质对垃圾填埋场甲烷氧化的影响

生物覆盖层甲烷氧化是填埋场甲烷减排的重要途径,覆盖层基质性能对其甲烷氧化能力影响较大。选用≤1mm堆肥物(1#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(2#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(3#基质)、1～2mm堆肥物(4#基质)、2～3.2mm堆肥物(5#基质)等5种不同类型的生物覆盖层基质,在实验室内模拟研究填埋场生物覆盖层的甲烷生物氧化状况,旨在为筛选垃圾填埋场甲烷高效氧化的生物覆盖材料提供科学依据。试验结果表明:粒径对基质氧气传输能力的影响不明显;不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异,纯堆肥物基质(1#、4#和5#基质)几乎没有甲烷氧化能力,堆肥物+陶粒(1:1(V:V))的复合基质(2#、3#基质)的甲烷氧化效率高达100%。堆肥物-陶粒复合基质为甲烷氧化细菌营造了良好的环境,改善了生物覆盖层内的气体传输性能,是一种适宜的填埋场生物覆盖层基质材料。     

垃圾填埋场新型覆盖层材料厚度对甲烷氧化行为的影响

甲烷是一种长期存在于大气中的重要温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的21倍,生活垃圾填埋场是仅次于水稻田的第二大甲烷人为排放源,减少垃圾填埋场的甲烷气体排放对缓解全球变暖压力具有重要意义.在实验室条件下模拟垃圾填埋场甲烷排放情况,将堆肥+陶粒混合物(体积比1:1)这一新型覆盖层材料按6个厚度(30、40、50、60、70、80 cm)装入有机玻璃柱中研究甲烷氧化与覆盖层深度的关系.研究结果表明:试验94 d甲烷氧化率开始下降,到实验结束前6个柱体中甲烷氧化率相似,维持在24.6%～34.8%之间;甲烷氧化速率由于甲烷通入量不断加大呈现先增加后减小的趋势,最低值为2.45 mol·m~(-2)·d~(-1),最高值为17.82 mol·m~(-2)·d~(-1);在试验第119～121d对各个柱体不同深度的气体成分进行分析.发现甲烷氧化的范围主要集中在基质0cm～30cm深处.     

垃圾填埋场的甲烷减排及覆盖层甲烷氧化研究进展

温室效应导致的全球变暖是备受瞩目的环境问题之一,其中垃圾填埋场产生填埋气是全球温室气体的重要来源。文章从垃圾填埋场的CH4产生、CH4减排技术和覆盖层CH4氧化行为及其影响因素等方面对国内外研究现状进行总结,为全面认识垃圾填埋场的CH4减排提供参考。目前,填埋场CH4减排技术包括填埋层原位减排、资源化利用和末端控制技术等,其中准好氧填埋技术和生物覆盖层甲烷氧化技术是适合我国现阶段大量中小型填埋场CH4减排要求的技术。填埋场覆盖层的特性如温度、含水率、有机质含量、pH值、孔隙率、CH4/O2比、植被和无机氮等都会影响其甲烷氧化能力,是填埋场覆盖层甲烷氧化能力研究和调控的主要参数。     

矿化垃圾生物覆盖层减少垃圾填埋场CH4、N2O和CO2释放的效应研究

对利用矿化垃圾构建生物覆盖层以削减填埋场温室气体的释放问题进行了深入研究,分析了环境因素对CH4释放的作用,考察了作为生物覆盖层材料的矿化垃圾的厚度变化对CH4氧化的影响.结果表明,温度为5～45℃时,矿化垃圾对CH4的氧化速率平均值分别约为黏性土和砂性土的2.35和4.71倍,CH4氧化速率随温度的升高而增加,并在35℃时达到最大值.当含水率w为16％ ～ 24％时,纯矿化垃圾覆盖层、半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层CH4氧化能力均达到最大.砂性土覆盖层和半矿化垃圾覆盖层CH4释放通量平均值分别为纯矿化垃圾覆盖层的329.8倍（P＜0.05）和91.7倍（P＜0.05）,添加矿化垃圾填料会增加覆盖层N2O释放通量,纯矿化垃圾覆盖层N2O（以N计）释放通量平均值分别为半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层的2.1倍（P＜0.05）和3.5倍（P＜0.05）.     

矿化垃圾生物覆盖层减少垃圾填埋场CH_4、N_2O和CO_2释放的效应研究

对利用矿化垃圾构建生物覆盖层以削减填埋场温室气体的释放问题进行了深入研究,分析了环境因素对CH4释放的作用,考察了作为生物覆盖层材料的矿化垃圾的厚度变化对CH4氧化的影响。结果表明,温度为5~45℃时,矿化垃圾对CH4的氧化速率平均值分别约为黏性土和砂性土的2.35和4.71倍,CH4氧化速率随温度的升高而增加,并在35℃时达到最大值。当含水率w为16%~24%时,纯矿化垃圾覆盖层、半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层CH4氧化能力均达到最大。砂性土覆盖层和半矿化垃圾覆盖层CH4释放通量平均值分别为纯矿化垃圾覆盖层的329.8倍(P0.05)和91.7倍(P0.05),添加矿化垃圾填料会增加覆盖层N2O释放通量,纯矿化垃圾覆盖层N2O(以N计)释放通量平均值分别为半矿化垃圾覆盖层和砂性土覆盖层的2.1倍(P0.05)和3.5倍(P0.05)。     

准好氧填埋场垃圾样品中甲烷氧化菌的群落多样性分析

为了探讨准好氧垃圾填埋场中的甲烷氧化机理,本研究利用RealTime-PCR和PCR-DGGE技术对其中的甲烷氧化菌分别进行了定量分析和群落多样性分析。研究结果表明,PCR-DGGE技术可以用于垃圾样品中甲烷氧化菌的微生物多样性分析;在距导气管0、2.5、5.0、10.0和15.0 m处垃圾样品中甲烷氧化菌的数量分别为1.13×109、2.22×108、2.38×108、2.20×107和5.21×106g-1,呈现逐渐降低的趋势;垃圾样品中甲烷氧化菌的丰富度和香侬多样性指数依次为：0 m〉2.5 m〉5.0 m=10.0m〉15.0 m,此外,垃圾样品中甲烷氧化菌可归为：Methylocaldum（甲基暖菌属）、Methylobacterium（甲基杆菌属）和Methylocystis（甲基孢囊菌属）,且优势菌种为Type I型Methylocaldum。     

处理污水后陶粒作为栽培基质的试验

以秸秆-粉煤灰陶粒（比表面积为7．925m2·g-1）作为曝气生物滤池（BAF）载体填料,处理城市污水和餐饮废水,其COD、NH3-N和TP去除率分别为90．33％、77．44％、82．41％和86．50％、68．98％、80．30％。对处理污水后陶粒的农用资源化可行性进行评估,考察陶粒不同施用量对小白菜（Brassicachinensis）种子萌发、生长状况和产量的影响。结果表明,处理污水后陶粒的性能指标达到GB8172—87《城镇垃圾农用标准》;陶粒质量分数为20％时小白菜种子发芽率最高,且萌发较快,在5d时达到100％;随陶粒施用量增加,小白菜长势更好,产量大致呈增加趋势,陶粒质量分数为80％时增产率最高,为352．51％。但陶粒施用量越高,栽培基质抗干旱能力越差,陶粒质量分数为20％和40％处理具有较好的土壤保湿效果。     

氮肥对土壤氧化大气甲烷影响的机制

综合评述了氮氧化甲烷的抑制机制。包括：（1）竞争甲烷单氧化酶的竞争抑制机制，（2）代谢产物的毒害抑制机制，（3）外源盐引起的微生物生理缺水抑制机制和（4）氮素周围作用引起的抑制机制。提出了氧化菌竞争利用土壤空气有限O2的竞争抑制机制，即氨氧化菌利用更多的土壤有限氧气→产生优势氨氧化菌→形成优势菌群→限制甲烷氧化菌繁殖和功能发挥的氨长期抑土壤化大气甲烷的机制，并认为这种抑制作用是不可逆的。     

植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响

以决定土壤抗侵蚀能力的土壤内在性质为表征指标，以长江中上游几种常见的水土保持林为对象，就植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响机制和影响程度进行了研究．结果表明：植物根系能够提高土壤的抗侵蚀能力，且主要通过d≤1mm的须根发挥作用；其可能的机制是：活根提供分泌物，死根提供有机质，作为土壤团粒的胶结剂，配合须根的穿插挤压和缠绕，使土壤中直径d＞7mm、d＝7～5mm和d＝5～3mm3个大粒级水稳性团聚体数量增加，同时既增加了土壤的总孔隙度，又提高了土壤抗冲击分散能力和结构、孔隙的稳定性，从而提高了土壤饱和渗透系数．与无林裸地相比较，林地中表征土壤抗侵蚀能力的土壤各理化性质改善值（Y），与土壤中d≤1mm须根量（Rw）之间服从Y＝a＋bRw的线性关系．本文建立了相应的回归模型，并比较了不同林型根系的作用效果．     

水稻土甲烷氧化菌对镉胁迫的响应

重金属污染影响土壤微生物群落结构与活性,间接影响土壤碳（如CO2、CH4）的生物地球化学循环和全球气候变化。甲烷氧化菌氧化消耗CH4,降低大气中CH4含量,在缓解由温室气体导致的全球温暖化方面起着重要作用。本研究通过短期土壤培养实验,比较研究了不同强度重金属镉（Cd）胁迫下,水稻土中甲烷氧化菌的多度、群落组成及其氧化CH4潜势的差异。结果表明,添加Cd含量越大,水稻土氧化CH4潜势越弱,甲烷氧化菌pmoA基因拷贝数显著减少;甲烷氧化菌多度与水稻土氧化CH4潜势之间存在显著正相关关系（P〈0.001）。群落组成分析发现,在相对低含量Cd（1 mg.kg-1）条件下,有新的甲烷氧化菌菌属出现,而添加较高含量Cd（10 mg.kg-1）时甲烷氧化菌种类减少。总之,Cd胁迫降低水稻土中甲烷氧化菌多样性及其氧化CH4潜势,可能导致原位CH4消耗减少,从而增加稻田CH4排放。     

Interaction and independence on methane oxidation of landfill cover soil among three impact factors: water, oxygen and ammonium

To understand the influence patterns and interactions of three important environmental factors, i.e. soil water content, oxygen concentration, and ammonium addition, on methane oxidation, the soils from landfill cover layers were incubated under full factorial parameter settings. In addition to the methane oxidation rate, the quantities and community structures of methanotrophs were analyzed to determine the methane oxidation capacity of the soils. Canonical correspondence analysis was utilized to distinguish the important impact factors. Water content was found to be the most important factor influencing the methane oxidation rate and Type II methanotrophs, and the optimum value was 15% (w/w), which induced methane oxidation rates 10- and 6- times greater than those observed at 5% (w/w) and 20% (w/w), respectively. Ambient oxygen conditions were more suitable for methane oxidation than 3% oxygen. The addition of 100 mg-N·kg _drysoil ^?1 of ammonium induced different effects on methane oxidation capacity when conducted at low or high water content. With regard to the methanotrophs, Type II was sensitive to the changes of water content, while Type I was influenced by oxygen content. Furthermore, the methanotrophic acidophile, Verrucomicrobia, was detected in soils with a pH of 4.9, which extended their known living environments.     

硝化渗滤液回灌对填埋垃圾反硝化、产甲烷及稳定化的影响

垃圾填埋场是重要的甲烷释放源,其有效管理是减缓温室效应的重要环节.通过硝化渗滤液回灌模拟垃圾填埋柱,研究硝化渗滤液在新鲜垃圾和老龄垃圾填埋柱中的脱氮及对垃圾稳定化和产甲烷的影响.结果表明,回灌的硝化渗滤液在不同填埋龄垃圾柱中,均可实现总氧化态氮(Total oxidation nitroge,TON)完全还原.当回灌TON负荷分别达到14.19 g t-1(TS)d-1和10.45 g t-1(TS)d-1时,新、老垃圾柱中甲烷产生开始受到抑制.实验后期,回灌TON负荷增至38.78 g t-1(TS)d-1和30.62 g t-1(TS)d-1时,新、老垃圾填埋柱产甲烷相对抑制率分别达54.10%和95.77%.同时,回灌反硝化对新、老垃圾柱中垃圾降解贡献率(Rd)分别达85%和93%,能有效促进垃圾稳定.     

甲醇对土壤甲烷氧化的影响及其微生物学机理

对设施栽培土壤甲烷氧化及其微生物学机理进行了研究，结果表明，不同土壤对甲烷的氧化能力各异，这可能与土壤的理化性质有关。土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群，不同碳源对甲烷氧化的影响各异，纤维素对甲烷氧化的抑制作用最小，高浓度的甲醇则对甲烷氧化具有强烈的抑制作用，而适当浓度的甲醇可极大地促进土壤甲烷的氧化。在甲烷释放极少的设施栽培土壤中，兼性营养甲烷氧化菌可能在甲烷氧化中占据主导地位。     

垃圾填埋渗滤液的处理方法

不同的垃圾填埋场及其对出水水质的不同要求，采用的处理方法也不尽相同。本文针对渗滤液的特点及出水情况，介绍了几跑步同的垃圾渗滤的处理方法，包括生物化学方法和深度氧化方法。     

生物反应器填埋场稳定技术

通过模拟实验研究了污泥接种、回灌前对渗滤液进行加热、不同的渗滤液回灌频率对生物反应器填埋场稳定进程的影响。研究表明，污泥接种、回灌前对渗滤液进行加热、较高的环境温度均有利于生物反应器填埋场快速稳定，垃圾填埋前期较低的渗滤液回灌频率有助于生物反应器填埋场快速进入产甲烷阶段，后期较高的渗滤液回灌频率则有利于填埋垃圾较快稳定。     

氮肥对旱地土壤甲烷氧化能力的影响

甲烷是重要的温室气体之一，对全球变暖的贡献率是20％。大气中甲烷浓度的迅速增加与甲烷的源和汇的不平衡有关。土壤中存在甲烷氧化菌，在一定条件下可以氧化大气中的甲烷。不过土壤对甲烷的氧化能力受一些农业生产活动的影响。氮肥的施用对土壤甲烷氧化有一定的影响。长期定位施肥实验的结果表明氮肥对土壤甲烷氧化的影响主要来源于铵态氮而不是硝态氮，因为氨对甲烷氧化有着竞争性抑制作用。此外，长期施用氮肥还改变了土壤微生物的区系及其活性，从而降低甲烷的氧化速率。氮肥施用的短期效应则与土壤的耕作管理历史、土壤性质、氮肥施用量等因素有关。有机肥对土壤甲烷氧化的影响比化肥要低得多，其物理化学性质及施用方法的不同都会影响到土壤对甲烷的氧化。