中国动物源CH_4排放空间分布和时间变化研究

将IPCC国家温室气体清单指南（2006）用于估算动物源CH4排放的方法2和GIS空间化数据库技术结合,以2004年全国各县级行政单位的畜牧统计数据和1 km×1 km土地利用栅格数据为主要数据源,系统地估算了中国大陆当年动物源CH4排放量（包括消化道CH4排放和粪便管理系统CH4排放两部分）,并分析了其空间分布和季节...     

典型城市内河菌群组成与氮循环功能垂向分布及溯源分析

微生物在城市河流氮循环中发挥重要作用.由于河流的三维流动性,有必要明晰河流微生物组成和氮循环功能的垂向分布以及水动力因子对微生物来源和群落构建的影响.基于16S rRNA高通量测序技术,研究了北运河北京通州段水体和沉积物的细菌群落组成和氮循环功能,解析了环境要素和水动力因子对群落结构的影响,并对河流细菌进行了溯源.结果表明,沉积物细菌α多样性显著高于水体;从组成上来看,变形菌门(Proteobacteria)丰度最高,在水体和沉积物中的相对丰度分别为54.72%和32.36%. PICRUSt2功能解析表明,北运河有丰富的氮代谢功能,共获得47个氮代谢基因.水体和沉积物表现出相似的功能分布：反硝化作用、氮的同化和异化还原作用相关基因丰度较高,生物固氮和硝化作用相对较低.溯源分析表明,水体细菌来自上游、两岸和沉积物的比例分别为60.05%、37.93%和1.05%,而沉积物细菌来自上游、两岸和上覆水的比例分别为50.16%、45.55%和1.55%,细菌主要通过纵向和横向运移影响当地微生物群落的组成.环境因子、水动力因子和两者相互作用对水体细菌群落变化的解释率分别为44.22%、3.21...     

甲烷厌氧氧化协同硝酸盐还原菌群驯化及其群落特征

伴随硝酸盐还原的甲烷厌氧氧化是协同减少环境中硝酸盐及甲烷的有效途径.利用实验室废水处理厌氧污泥、污水处理厂厌氧污泥和填埋场覆土驯化富集硝酸盐还原型甲烷厌氧氧化菌群.考察菌群的甲烷氧化效果,结果发现接种污水处理厂厌氧污泥体系甲烷转化量最大,为0.05 mg·d-1.微生物群落结构分析显示,该体系中甲烷微菌和甲烷八叠球菌是甲烷氧化菌,假单胞菌、梭状芽胞杆菌和热单胞菌参与了硝酸盐的还原反应.硝酸盐的量影响甲烷的转化率及菌群结构.当硝酸盐浓度为200 mg·L-1时,体系中的硝酸盐还原菌为假单胞菌和梭状芽胞杆菌;浓度增加至500 mg·L-1时,硝酸盐还原菌则是假单胞菌和热单胞菌.同时,甲烷转化率增加34.7%.研究结果为该菌群应用于含甲烷废气与含硝酸盐废水的协同处理提供科学依据.     

喀斯特洞穴甲烷研究进展

甲烷是最主要的温室气体之一。此前对全球甲烷进行了大量的观测和模拟研究,但在源汇关系和通量的认识上仍存在较大的不确定性。近期研究发现,广泛分布的喀斯特地下空间(洞穴和裂隙等)是大气甲烷重要的汇;其作用机制主要有微生物氧化作用和物理化学作用,但对二者的影响大小认识不足;喀斯特洞穴甲烷碳库大小及其对喀斯特生态系统的影响认识尚不清楚。下一步工作应该加强洞穴甲烷的系统研究,分析甲烷的碳汇机制以及估算碳库大小;同时,加强喀斯特生态系统大气、土壤和洞穴甲烷通量的研究,以揭示喀斯特地下空间对生态系统碳循环的影响。     

喀斯特石漠化治理区土壤CH4和CO2排放研究

本研究采用静态密闭箱-气相色谱法,于2016年12月到2017年11月对重庆市南川石漠化治理示范区4个岩溶碳汇试验区(金银花地JYH、人工造林地杨树林YSL、坡改梯PGT、经济作物花椒林地HJ)及3个对照区(荒地HD、非坡改梯FPGT、弃耕地QGD)的土壤甲烷、二氧化碳的浓度及排放通量进行原位观测,探讨我国南方喀斯特石漠化地区甲烷和二氧化碳浓度分布和时空排放规律,及岩溶区土壤温度、土壤含水率等环境因子对甲烷、二氧化碳排放的影响。结果表明:不同植被类型下土壤CO_2的浓度范围为5 003. 64～19 163. 23 mg/m~3,土壤CH_4的浓度范围为5. 35～7. 46 mg/m~3。土壤CO_2的排放通量具有随季节变化土壤CO_2排放通量随季节明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与CO_2排放通量呈显著正相关关系。土壤CH_4释放速率没有明显的季节变化规律,在个别月份出现显著变化表现为巨大的源与汇,主要是受到土壤温度、土壤含水率及土壤微生物的共同影响。     

漳江口不同潮滩秋茄树干CH4传输速率与呼吸速率

树干对红树林湿地CH₄和CO₂的排放有重要影响.为研究红树林湿地温室气体排放机制及其影响因子,于2017年9月利用树干静态箱-气相色谱仪法,以漳江口秋茄（Kandelia obovata）红树林为研究对象,探讨不同潮滩（中、高潮滩）下秋茄树干CH₄传输速率和呼吸速率的特征.结果表明:①中潮滩秋茄树干CH₄传输速率[（91.19±16.63）μg/（m2·h）]显著大于高潮滩[（0.71±0.24）μg/（m2·h）]（P < 0.001）,而中、高潮滩秋茄树干呼吸速率无显著性差异（P>0.05）.②秋茄树干CH₄传输速率受土壤孔隙水的影响较大,与土壤孔隙水中c（CH₄）呈极显著正相关（P < 0.01）,与孔隙水中ρ（DON）呈极显著负相关（P < 0.01）.③秋茄树干呼吸速率与胸径大小呈极显著正相关（P < 0.01）,并呈极显著性幂函数回归关系（P < 0.001）,而树干CH₄传输速率不受胸径大小的影响.研究显示,与红树林湿地的空间异质性相比,植物特征对树干呼吸速率的影响更为显著;相反,对于树干CH₄传输速率,空间异质性的影响比植物特征的影响更为显著.      

The first metagenome of activated sludge from full-scale anaerobic/anoxic/oxic (A2O) nitrogen and phosphorus removal reactor using Illumina sequencing

The anaerobic/anoxic/oxic (A2O) process is globally one of the widely used biological sewage treatment processes. This is the first report of a metagenomic analysis using Illumina sequencing of full-scale A2O sludge from a municipal sewage treatment plant. With more than 530,000 clean reads from different taxa and metabolic categories, the metagenome results allow us to gain insight into the functioning of the biological community of the A2O sludge. There are 51 phyla and nearly 900 genera identified from the A2O activated sludge ecosystem. Proteobacteria, Bacteroidetes, Nitrospirae and Chloroflexi are predominant phyla in the activated sludge, suggesting that these organisms play key roles in the biodegradation processes in the A2O sewage treatment system. Nitrospira, Thauera, Dechloromonas and Ignavibacterium, which have abilities to metabolize nitrogen and aromatic compounds, are most prevalent genera. The percent of nitrogen and phosphorus metabolism in the A2O sludge is 2.72% and 1.48%, respectively. In the current A2O sludge, the proportion of Candidatus Accumulibacter is 1.37%, which is several times more than that reported in a recent study of A2O sludge. Among the four processes of nitrogen metabolism, denitrification related genes had the highest number of sequences (76.74%), followed by ammonification (15.77%), nitrogen fixation (3.88%) and nitrification (3.61%). In phylum Planctomycetes, four genera (Planctomyces, Pirellula, Gemmata and Singulisphaera) are included in the top 30 abundant genera, suggesting the key role of ANAMMOX in nitrogen metabolism in the A2O sludge.     

植被类型对黄土高原露采矿山复垦土壤碳循环功能基因的影响

植被恢复可有效地改善矿区生态环境,提升生态服务功能,促进生态系统固碳增汇.但目前矿区植被恢复影响土壤碳循环相关功能基因的机制尚缺乏深入研究.为此,采集黄土高原黑岱沟露天矿排土场复垦区草地(GL)、灌丛(BL)、针叶林(CF)、阔叶林(BF)和针阔混交林(MF)共25个表层土壤样品,利用实时荧光定量PCR技术测定土壤碳循环功能基因绝对丰度,探究不同植被类型对土壤碳循环相关功能基因的影响及内在机制.结果表明：(1)不同植被类型对矿区复垦土壤化学性质和碳循环相关功能基因丰度影响差异显著(P<0.05),GL和BL对土壤有机碳、全氮和硝态氮的积累显著优于CF(P<0.05);(2)所有碳固定基因中rbcL、acsA和mct的丰度最高,BF土壤中碳循环相关功能基因丰度高于其它类型,与BF土壤中的铵态氮和BG酶活性较高及易氧化有机碳和脲酶活性较低密切相关.碳降解和甲烷代谢功能基因丰度与铵态氮和BG酶活性呈显著的正相关,与有机碳、全氮、易氧化有机碳、硝态氮和脲酶活性呈显著的负相关(P<0.05);(3)不同植被可直接影响土壤BG酶活性或影响土壤硝态氮含量从而间接作用于BG酶活性,从...     

电絮凝＋电氧化法处理山西某区块煤层气采出水研究与实践

山西省某区块煤层气采出水水质均值为COD 170 mg/L,BOD₅29.7 mg/L,氨氮5.36 mg/L,氟化物6.59 mg/L,4个污染物指标超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质限值要求。文章针对该地区煤层气采出水的可生化性差(BOD₅/COD≤20%)、氯离子含量较高等特点,采用“电絮凝+电氧化”法进行中试试验,处理后水质COD≤17 mg/L,氨氮≤0.1 mg/L,氟化物≤1.0 mg/L,试验结果表明:采用该方法可以有效降低COD、氨氮、氟化物等主要污染物指标,使该区块煤层气采出水达到GB 3838—2002标准Ⅳ类水质要求(COD≤30 mg/L、氨氮≤1 mg/L、氟化物≤1 mg/L)。应用中试试验研究成果,采用“双电+保障(过滤)”工艺在该区块建成了煤层气采出水处理示范工程,水处理站建成投运后出水水质稳定,始终满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质要求。     

水热/臭氧预处理促进餐厨垃圾中典型废弃油脂厌氧发酵产甲烷

为了缓解餐厨垃圾中大量未降解油脂包覆微生物,对厌氧发酵产生严重抑制的问题,本文采用水热或臭氧预处理有效降解油脂,预处理进行厌氧发酵.扫描电子显微镜和傅里叶变换-红外光谱分析表明,经过水热或臭氧预处理后,厌氧发酵过程油脂降解程度提高.经过臭氧预处理的火锅废油厌氧发酵甲烷产率提升至（854.20±10.28） mL·g^-1（每克有机质干重所产生的甲烷量,以毫升计,下同）,在第20 d达到产甲烷速率峰值（122.06±3.46） mL·g^-1·d^-1,较之未处理组达到甲烷峰值速率的时间缩短4 d,甲烷产率提升17.4%.总体能量转化效率由未经预处理的64.88%提升到臭氧预处理后的76.18%,说明臭氧或水热预处理可以促进油脂的降解,并且提高产甲烷菌对底物的利用从而提高发酵产甲烷的效率,从而在一定程度上缓解目前工业生产中存在的油脂难以降解以及包裹厌氧微生物的问题.