降解纤维素产甲烷的四菌复合系

自然环境中通常是微生物群落协同完成纤维素的降解,构建可降解纤维素的混菌体系是认识微生物相互作用的关键.利用富集培养法,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹检测技术以及厌氧滚管技术,建立了一种筛选简单降解纤维素产甲烷复合菌系的方法.利用此方法从青藏高原若尔盖高寒湿地分离到一个由4株菌构成的降解纤维素产甲烷的稳定菌系.结果表明,该复合菌系由纤维素水解菌Clostridium glycolicum、非纤维素水解菌Trichococcus flocculiformis和Parabacteroides merdae、产甲烷古菌Methanobacterium subterraneum等具有不同功能的4种菌株组成,且在这4株菌的共同作用下可将纤维素直接转化为CH4.该简单复合系的获得为今后纤维素转化甲烷复合菌系的代谢控制和遗传改造提供了一个平台.     

沼气产生菌的低温筛选及其复配研究

采用厌氧培养技术、低温培养技术(8℃)及多种菌群的混合培养技术,分别通过限制性培养基,分离筛选出产甲烷菌(MPB)、纤维素降解菌(FDB)、蛋白酶产生菌(PPB)、硫酸盐还原菌(SRB)以及产氢细菌(HPB),以猪粪、油菜秸秆、牛粪为发酵底物,进行复合发酵沼气试验。结果表明:当MPB、FDB、PPB、SRB、HPB混合比例为4∶3∶3∶1∶2时,甲烷的产量最高,其得率达200.13 m L/L,明显高于未添加复合菌剂时的甲烷产量(仅48.02 m L/L)。     

美科学家研究发现:废弃油气井可能“喷吐”温室气体

美国科学家的一项研究发现,废弃油气井可能在向空气中释放大量重要温室气体——甲烷。相关研究发表在最新一期的《美国国家科学院学报》上。这项研究主要基于对美国宾夕法尼亚州19个废弃油气井的甲烷流出量进行的直接测量。美国普林斯顿大学和斯坦福大学的研究人员在2013年到2014年的7个月中对这些油气井进行了近100次测量,并发现所有的废弃油气井都释放甲烷——无论这些油气井位于森林、湿地、草地还是江河流域。研究称,如     

填埋场覆盖土CH4氧化及其影响因素

通过室内批式培养试验比较了老砂性覆盖土(ASCS)、新砂性覆盖土(NSCS)、老黏性覆盖土(ACCS)和新黏性覆盖土(NCCS)4种填埋场典型覆盖土的CH4氧化特性,并进一步分析了含水率和温度对老覆盖土(ASCS和ACCS)CH4氧化速率的影响。结果表明,不同覆盖土材料的CH4氧化速率由高到低依次为ACCS、ASCS、NCCS和NSCS;含水率和温度对老覆盖土CH4氧化速率有较大影响,老覆盖土CH4氧化速率随含水率和温度的升高均呈先升高后降低变化趋势,最佳含水率约为25%,最佳温度为20~30℃。此外,当木屑(SD)和牛粪(CD)的混合质量比介于4∶0~3∶1之间时,新覆盖土(NSCS和NCCS)接种SD和CD的混合基质能有效提高CH4氧化速率,当SD和CD的混合质量比为1∶3时,NSCS和NCCS的CH4氧化速率均最大,分别约为未接种样品的1.63和1.41倍。建议在设计覆盖土层时通过接种基质以改善新覆盖土的材料特性,增强土壤的CH4氧化能力。     

甲烷氧化菌在填埋场覆盖层中的工程应用(Ⅱ):基质选择性及长效性

针对已筛选获得的甲烷氧化混合菌,选取填埋场覆盖土(LCS)、矿化垃圾(AR)和塘渣(TZ)3种填埋场周边易得的材料为供试生存基质,从基质选择性及长效性角度进行了甲烷减排应用条件的探究及使用效能评估.结果表明,在TZ、LCS、AR、TZ-AR和LCS-AR这5种生存基质中,TZ-AR最适合甲烷氧化混合菌的生长,且TZ与AR的复配比例以5∶5为最佳.甲烷氧化混合菌在TZ-AR的粒径≤4 mm和含水率为20%时具有最高甲烷氧化能力.一次性接种甲烷氧化混合菌在静态体系中的最佳使用有效期为31 d.其在接种量为0.08、0.16、0.20 m L·g-1和0.25m L·g-1时甲烷氧化速率无明显差异,从工程应用角度而言,8%的接种量为最佳.     

三江平原泥炭沼泽孔隙水甲烷浓度变化动态及其影响因子

湿地土壤孔隙水甲烷浓度变化动态对于揭示湿地碳循环过程具有重要作用.于2012年和2013年对三江平原毛苔草泥炭沼泽不同土壤深度孔隙水甲烷浓度的季节变化动态进行监测,并分析了其关键影响因子.结果表明:植物生长季孔隙水甲烷浓度呈单峰变化趋势,不同土层甲烷浓度峰值(80.45~490.95μmol·L-1)主要集中在湿润的生长季末,但年际间存在显著差异;从土壤剖面来看,土壤融通之后,孔隙水中甲烷浓度随着土壤深度的增加而增加;土壤表层(5 cm和10 cm)甲烷浓度主要受到株高(R2=0.6,p=0.005)和土壤充水孔隙率(R2=0.36,p=0.01)的影响,而深层(20~40 cm)甲烷浓度主要受到土壤温度等因素的综合影响.研究还表明,表层土壤孔隙水甲烷浓度能够解释生长季甲烷排放通量变化的26%~60%,而且短期的极端降雨事件可能不会对甲烷浓度以及甲烷排放产生即时影响,而是出现大约一周的延迟(time lag)现象,这主要取决于实际土壤湿度.     

船舶载运煤炭甲烷释放特性研究

为了研究船舶载运煤炭甲烷释放规律,基于Fick扩散定律建立了货舱甲烷体积分数计算模型,分析了不同扩散系数条件下甲烷释放量与时间的关系,确定了空隙系数的取值范围,通过对某船舶煤炭运输过程中甲烷体积分数随船实测对模型进行了验证.结果表明,货舱甲烷体积分数随运输时间增加而增加,扩散系数为1.0×10-8 cm2/s时,甲烷释放量达到极大值;煤炭的空隙系数基本在0.53～ 0.57 m3/t之间.当煤炭极限甲烷解吸量为1.6 ～ 3.83 m3/t时,货舱甲烷最高体积分数在0.53％ ～ 1.22％,5个货舱中4个货舱的甲烷释放量与理论计算相吻合,1个货舱的最大甲烷释放量高出理论计算量6％,船运煤炭过程中的甲烷释放计算模型与实测结果较为吻合.对于甲烷体积分数超限的货舱,及时通风可使甲烷体积分数迅速降低,有效地解决船运煤炭过程中甲烷体积分数超限的问题.     

饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。     

污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下.选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高.本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P =500 W,t=2 h)、碱解(pH =13,t=2h)和酸解(pH =2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9％、39.1％、31.0％和22.4％的COD溶出率.对预处理后污泥进行传统条件下(SRT =20 d)厌氧消化,分别获得了53.6％、40％、26.8％和24％的甲烷产率(mL/g VSS)增量.同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加.缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈.     

Fe~(3+)和Cu~(2+)对饮用水氯消毒副产物三卤甲烷形成的影响

为了研究水中存在Br-的情况下,Fe3+和Cu2+对三卤甲烷(THMs)的生成及CHCl3、CHBr Cl2、CHBr2Cl、CHBr34种消毒副产物相对分布的影响,以腐殖酸模拟氯消毒过程中的前体物进行实验。结果表明,在p H为6、7和9 3种条件下,Fe3+抑制了THMs的生成,p H=6时只有CHCl3生成量随着Fe3+浓度的增加逐渐减少,其余3种消毒副产物均在增加,p H=7时4种消毒副产物浓度均减小并在Fe3+浓度为2 mg/L时生成量最低,p H=9时的生成趋势与p H=6时类似。Cu2+能促进THMs的生成,在p H为6、7和9时,当加入0.5 mg/L Cu2+时,THMs总量分别增加了16.7%、22.6%和2.5%,随着p H增加,THMs总量增加。在3种p H环境中,Cu2+对THMs生成的影响大于Fe3+,在偏酸性环境中,Fe3+影响THMs生成,产生的致癌风险高,当金属离子浓度为2.5 mg/L时,致癌风险相差最高为15%,在中性和偏碱性环境中,Cu2+影响THMs生成,产生的致癌风险高。