含水率和温度对生物覆盖层甲烷氧化的影响

含水率和温度均是影响微生物活动的重要因子,为更好地理解两者在野外条件下因季节交替引起的变化对生物覆盖单元中甲烷氧化的影响,本文利用实验室模型验证了两者在野外条件下对不同有机质含量(38%和61%)的生物覆盖单元甲烷氧化率的单因素和综合影响.模型预测与实验室结果对比表明,模型均能较好地描述含水率和温度对生物覆盖单元中甲烷氧化效率的单因子影响.预测结果表明,因后期降水较少,含水率均限制了两个单元的甲烷氧化性能.在两者的综合影响预测上,38%有机质含量单元的实测值与预测值有较显著的线性关系,但61%有机质含量单元则无明显线性关系,这表明运用模型预测温度和含水率对高有机质单元甲烷氧化性能的影响时存在不确定性.     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅰ：热动力自充氧装置构建

填埋场最终覆盖层（以下简称＂覆盖层＂）中的氧气含量是影响甲烷氧化效果的重要因素.本研究基于空气热力学原理提出了一种呼吸型覆盖层技术,构建了利用垃圾堆体与外界环境的温差而实现覆盖层自充氧的热动力自充氧装置,并优化了其空气/氧气充气效率.结果表明,导气管路内空气流速（v）与温差（ΔT）呈线性关系（v=0.0281ΔT-0....     

Methanotrophic community structure of aged refuse and its capability for methane bio-oxidation

Aged refuse from waste landfills closed for eight years was examined and found to contain rich methanotrophs capable of biooxidation for methane. Specially, community structure and methane oxidation capability of methanotrophs in the aged refuse were studied. The amount of methanotrophs ranged 61.97 103–632.91 103 cells/g (in dry basis) in aged refuse from Shanghai Laogang Landfill. Type I and II methanotrophs were found in the aged refuse in the presence of sterilized sewage sludge and only Type I methanotrophs were detected in the presence of nitrate minimal salt medium (NMS). The clone sequences of the pmoA gene obtained from the aged refuse were similar to the pmoA gene of Methylobacter, Methylocaldum, and Methylocystis, and two clones were distinct with known genera of Type I methanotrophs according to phylogenetic analysis. Aged refuse enriched with NMS was used for methane biological oxidation and over 93% conversions were obtained.     

庭院垃圾对填埋场甲烷的减量化研究

将熟化时间为24个月和2个月的庭院垃圾分别用于建设0.9 m厚的1#和2#两个生物覆盖层单元,并进行了为期15个月的野外试验,以验证庭院垃圾能否作为生物覆盖层材料用于减少垃圾填埋场甲烷的排放,以及利用同位素和质量守恒方法量化生物覆盖层对垃圾填埋场甲烷的氧化能力.结果表明,两个生物覆盖层对甲烷的氧化能力在建设初期达到整个观测期的最高值,分别为(141±10)g·m-2·d-1和(197±27)g·m-2·d-1,随后生物覆盖单元的甲烷氧化能力随季节交替降低至18~120 g·m-2·d-1和23~70 g·m-2·d-1.试验的中后期,在两个生物覆盖单元中均观测到明显数量的甲烷产出.试验结果表明24个月和2个月熟化时间的庭院垃圾作为生物覆盖填料,均具有较好的甲烷减量化能力,但所含不稳定有机质在厌氧条件下的降解会造成额外的甲烷释放.除此之外,在利用质量守恒方法量化甲烷氧化率时,忽略非甲烷氧化菌的呼吸作用会高估庭院垃圾对甲烷的减量化能力.     

Diversity of methanotrophs in Zoige wetland soils under both anaerobic and aerobic conditions

Zoige wetland is one of the most important methane emission centers in China. The oxidation of methane in the wetland a ects global warming, soil ecology and atmospheric chemistry. Despite their global significance, microorganisms that consume methane in Zoige wetland remain poorly characterized. In this study, we investigated methanotrophs diversity in soil samples from both anaerobic site and aerobic site in Zoige wetland using pmoA gene as a molecular marker. The cloning library was constructed according to the pmoA sequences detected. Four clusters of methanotrophs were detected. The phylogenetic tree showed that all four clusters detected were a liated to type I methanotrophs. Two novel clusters (cluster 1, cluster 2) were found to relate to none of the recognized genera of methanotrophs. These clusters have no cultured representatives and reveal an ecological adaptation of particular uncultured methanotrophs in Zoige wetland. Two clusters were belonging to Methylobacter and Methylococcus separately. Denaturing gradient gel electrophoresis gel bands pattern retrieved from these two samples revealed that the community compositions of anaerobic soil and aerobic soil were di erent from each other while anaerobic soil showed a higher metanotrophs diversity. Real-time PCR assays of the two samples demonstrated that aerobic soil sample in Zoige wetland was 1.5 times as much copy numbers as anaerobic soil. These data illustrated that methanotrophs are a group of microorganisms influence the methane consumption in Zoige wetland.     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅱ：呼吸型覆盖层的甲烷氧化性能研究

基于前期研究构建的热动力自充氧装置,研究了模拟呼吸型自充氧覆盖层（2.4m×0.85m×3.6m,长×宽×高）对甲烷氧化性能的影响.结果表明,在垃圾快速降解期内,40cm厚自充氧覆盖层中的O2含量始终保持在15%以上,释放到外界的填埋气中CH4含量在检出限以下,与传统覆盖层技术相比,CH4含量最大可削减76.5%.通气...     

生活垃圾填埋场甲烷排放规律的短期监测

为了解国内生活垃圾填埋场封场后的甲烷排放规律及其影响因素,以静态箱法测试了杭州市天子岭卫生填埋场封场后的甲烷排放情况.24h周期内,2个测试点甲烷排放速率均值的变化范围为3.67～36.65 mmo·l(m²·h)^-1.2个测试点甲烷排放速率的最大比值为625,其差异可以根据覆土层厚度的不同得到解释.单点甲烷排放速率显示与大气压强和覆土层含水率的相关性,逐次回归结果分别为r²=0.89(测试点1)和r²     

垃圾填埋场甲烷厌氧氧化作用研究进展

垃圾填埋场是温室气体甲烷的重要人为排放源之一,垃圾分解产生的甲烷会发生垂向和侧向迁移,并被氧化固定在垃圾填埋场中。研究显示与硫酸盐还原作用耦合的甲烷厌氧氧化(AOM)作用在垃圾填埋场内及其渗滤液羽状体中均可发生,形成自生碳酸盐和硫化物等沉积。因此,AOM作用是垃圾填埋场甲烷减排的重要途径之一。然而只运用气体地球化学方法与技术难以确定填埋场AOM作用的特征,而填埋场内自生碳酸盐可能保存了AOM作用的信息,但其矿物学、地球化学等特征很少有报导,还有待进一步研究确定。     

垃圾填埋场甲烷释放及氧化技术研究进展

温室气体的大量释放导致全球温室效应日趋加剧。垃圾填埋场作为人类活动最大的甲烷（CH₄）释放源,其甲烷排放和控制技术的基础研究对缓解温室效应意义重大。从甲烷氧化研究进展、垃圾处理现状和垃圾填埋场甲烷释放影响因素等方面对国内外研究进展进行综述。甲烷好氧氧化已经形成了完整的研究体系,而硫酸盐还原型(SAMO)及反硝化型甲烷厌氧氧化(DAMO)原理亟待研究。垃圾填埋场甲烷的产生受垃圾组分、含水率、温度以及pH等因素影响。控制影响因素,综合利用经济可行的减排策略是今后研究的主要方向。     

填埋场终场覆盖层甲烷氧化行为实验室模拟研究

利用和强化填埋场终场覆盖层土壤的甲烷氧化能力是控制填埋场温室气体排放的一种经济和有效的手段.以杭州天子岭填埋场终场覆土为研究对象,采用柱实验方法对填埋场终场覆盖层的甲烷氧化行为进行模拟研究.实验结果表明,模拟柱整体甲烷氧化速率由实验初始的3.33 mol·m-2·d-1增至8.33mol·m-2·d-1,表征了甲烷氧化菌群的生长与增殖;覆土层氧气的空间分布与其中的甲烷氧化活动有显著的交互影响,甲烷氧化活动在10～20 cm深度最为强烈;整个实验过程中,甲烷氧化后转化为二氧化碳的比例为51%,其余的碳被微生物所固定.     

Carrousel 2000氧化沟工艺中前置缺氧池与厌氧池的微生物多样性分析

2005年4—8月采集了Carrousel 2000氧化沟工艺调试过程中缺氧池和厌氧池中的活性污泥样品,直接提取样品的基因组DNA并纯化,对细菌16S rDNA的V₃高变区进行PCR扩增和DGGE分离,通过比较DGGE指纹的相似性来研究氧化沟的调试过程中微生物的变化情况. 结果表明,缺氧池中戴斯系数(Cs)最大值:4月为68.2%,5—6月为57.7%,8月为83.6%;厌氧池中Cs最大值:4月为64.8%,5—6月为62.7%,8月为71.5%. 缺氧池与厌氧池的微生物多样性均表现为先减少后增加的趋势. 两池间的微生物种群相似性逐渐降低,启动初期(4月)Cs最大值为80.5%;调试中期(5—6月)Cs最大值为60.8%;调试后期(8月)Cs最大值为59.3%. 好氧接种污泥在缺氧池和厌氧池中的驯化期为4个月左右.      

覆盖层甲烷氧化动力学和甲烷氧化菌群落结构

基于实际填埋场覆盖土建立了可实时在线监测生物气的模拟覆盖层系统,连续监测了不同垂直梯度生物气浓度变化.甲烷通量不变时,覆盖层内不同梯度生物气浓度基本保持不变,系统持续稳定运行,甲烷通量变化后2~3 h生物气可再次持续稳定.考察了覆盖层甲烷氧化特性与甲烷通量的关系,深度大于20 cm,氧气浓度随甲烷通量的增大呈减小趋势,表层氧气浓度与甲烷通量无相关性,不同梯度的甲烷氧化速率与甲烷通量呈正相关(R2变化范围0.851~0.999).为避免覆盖土脱离系统环境造成的误差,以动态连续监测结果为基础,利用双基质Michaelis-Menten方程拟合了覆盖层甲烷氧化动力学(R2范围为0.902~0.955),得到覆盖土半饱和常数Km为0.157~0.729,Km随深度的增加而增大.利用高通量测序技术分析了原始覆盖土和经模拟覆盖层运行后的甲烷氧化菌群落结构,运行后甲烷氧化菌OUT数量显著增多,优势菌群为Ⅰ型菌的Methylobacter和Methylophilaceae及Ⅱ型菌Methylocystis.     

不同供氧策略对SBBR反应器实现短程硝化厌氧氨氧化的影响分析

以氨氮浓度较高的垃圾渗滤液为处理对象,分析研究了不同供氧策略对SBBR反应器实现短程硝化厌氧氨氧化的影响.在4种不同供氧策略(a、b、c和d的总供氧时间分别为16h、12h、12h和8h;好氧/厌氧交替频率分另U为4h/2h、3h/3h、2h/2h和2h/4h)下同步启动反应器,保持各反应器内环境温度为(30.0±4-0.5)℃,并控制曝气阶段溶解氧(DO)浓度为(1.2±0.1)mg·L-1.实验结果表明,反应器内的微生物经过124d的驯化和增殖,具有一定的脱氮能力,但是效果不同,其中,采用总供氧时问为12h,好厌氧交替频率为2h/2h供氧策略的反应器c效果最好,氨氮去除率达到96.6%左右,而且抗氨氮冲击负荷的能力最强,最大的氨氮容积负荷为0.186 g·(L·d)-1;在曝气阶段由于DO浓度的限制,亚硝酸盐出现积累;缺氧阶段,由于厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌的协同作用,亚硝酸盐氮和氨氮同时被去除,且没有硝酸盐的积累.从4个反应器和渗滤液原水中提取细菌总DNA,通过PCR-DGGE技术获得DGGE图谱.分析图谱中各泳道的条带数目和条带亮度、各泳道间的相似性系数C,值,结果表明,不同供氧策略对反应器内的细菌多样性和种群结构产生了较大影响.     

内蒙古高原干涸湖泊反硝化及甲烷氧化细菌的群落分析

以内蒙古高原半干旱草原区干涸湖泊为研究对象,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术对湿地土壤中的反硝化和甲烷氧化关联菌群的关键功能基因nosZ和pmoA进行了研究,根据末端限制性片段(T-RFs)分析了两种菌群的群落结构及多样性变化,以及环境因素所产生的影响,并探讨了土壤微生物群落对湖泊干涸的响应机制.结果表明:干涸湖泊的湖心、湖底土壤反硝化和甲烷氧化细菌多样性指数较高,群落结构较复杂;而较早干涸的湖坡以及相邻草原对照区,两个菌群多样性指数较低,群落结构相对单一.从湖心到相邻草原,反硝化和甲烷氧化细菌的群落相似度逐渐降低,显示两个菌群处于动态演替中.湖泊干涸过程中,水分含量和有机质含量对反硝化和甲烷氧化细菌的群落结构影响显著;高pH值和高铵态氮分别对反硝化和甲烷氧化细菌有抑制作用.随着湖泊干涸,土壤微生物群落因环境扰动而受到胁迫,这一过程会加剧CO2等温室气体的排放.     

BTEX降解嗜盐菌群的多样性及其降解特性

从胜利油田采油井口的盐碱化油污土壤中富集分离出一个高效降解BTEX的嗜盐菌群,通过PCR-DGGE技术和16S rDNA序列分析,确定该菌群主要由海杆菌属(Marinobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、食碱菌属(Alcanivorax),梭菌属(Clostridium)的细菌等组成.在5%盐度的海盐培养基中,该降解菌群可以在56h内将100mg·L-1的苯完全降解,在112h内将20-400mg·L-1的BTEX混合底物完全降解.进一步的研究结果表明,菌群的盐度适应范围为5%～20%,在pH=6.5～9.5的范围内均可以降解苯,最佳pH=7.5.降解菌群在20～45℃下均可高效降解苯,30℃为最佳降饵温度.微量酵母粉(0.01%～0.02%)的添加可以显著提高菌群的降解速率1.3～1.7倍.     

长期不同施肥对暗棕壤甲烷氧化菌群落特征与功能的影响

不同施肥方式对我国旱地农田土壤甲烷氧化影响的微生物机制尚不明确.本研究利用PCR-DGGE和实时荧光定量PCR技术,结合甲烷氧化速率和土壤性质测定,探索了长期不同施肥条件下暗棕壤的土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率关系.结果表明,有机肥和无机肥配施处理显著降低了土壤甲烷氧化速率,降幅为61.2%,而单独施用有机肥或无机肥对暗棕壤甲烷氧化速率的影响不显著;与对照相比,有机肥处理土壤甲烷氧化菌多样性指数增加91.9%,有机肥和无机肥配施处理增加102.5%,而单施无机肥后土壤甲烷氧化菌多样性指数变化不明显;有机肥处理土壤的pmoA基因丰度显著增加,平均pmoA基因丰度为不施用有机肥的12.7倍;土壤甲烷氧化速率与甲烷氧化菌的群落结构和比活性呈显著正相关,相关系数分别为0.363和0.684,但与甲烷氧化菌群落丰度和多样性不相关;甲烷氧化菌的群落结构和比活性与土壤pH值、全氮和有机质含量呈显著正相关.上述结果说明,长期不同施肥可以通过改变暗棕壤的pH值、全氮和有机质含量等土壤性质,改变甲烷氧化菌群落结构和比活性,进而影响土壤甲烷氧化速率;有机肥和无机肥配施土壤甲烷氧化菌多样性和丰度大幅度增加,而甲烷氧化速率却显著降低,说明有机肥和无机肥配施土壤中只有部分微生物发挥了甲烷氧化活性,但有待进一步研究.     

生活垃圾填埋场覆盖层CH4氧化能力原位测试法的优化与应用

为提高垃圾填埋场覆盖层CH₄氧化能力原位测试方法的适用性,对基于CO₂和CH₄浓度比的碳原子守恒法进行了优化。应用优化后的方法对北京阿苏卫垃圾填埋场覆盖层CH₄氧化能力的变化规律进行分析,结果表明:该垃圾填埋场覆盖层表面CO₂和CH₄释放通量比在春夏季较高且变动范围较大,而秋冬季则相对较低且稳定;覆盖层CH₄氧化速率和氧化率均表现为秋冬季远低于春夏季,监测Ⅰ区(封场时间为2003年)和监测Ⅱ区(封场时间为2009年)覆盖层CH₄氧化速率(以C计)平均值春夏季分别为1 569.89和1 054.47 mg/(m ²·h),秋冬季分别为171.13和333.02 mg/(m ²·h);监测Ⅰ区和Ⅱ区CH₄氧化率平均值春夏季分别为79.69%和44.83%,秋冬季分别为7.54%和11.33%;填埋时间较长的监测Ⅰ区覆盖层的CH₄氧化能力〔全年平均值为911.7 mg/(m ²·h)〕大于监测Ⅱ区〔全年平均值为707.5 mg/(m ²·h)〕。应用优化后的方法得到的覆盖层CH₄氧化速率和氧化率的变化规律与文献报道相符,该方法对垃圾填埋场覆盖层CH₄氧化能力的估算具有较好的适用性。     

垃圾填埋场内部CH4浓度随时间的变化特征及其模拟

通过对沸山市五峰垃圾清现场内部部分时段ＣＨ４浓度的监测，分析了在填埋场内部垃圾发酵过程中ＣＨ４浓度随时间的动态变化特征提出了利用某些统计曲线分别模拟或综合模块ＣＨ４浓度随时间的变化过程的方法，应用表明：本方法可以较准确地预测垃圾发酵主要内的ＣＨ４浓度随时间的变化，仅在垃圾发酵的尾声阶段，模拟浓度与实测浓度有少许出人。     

垃圾填埋场内部CH4浓度随时间的变化特征及其模拟

通过对佛山市五峰垃圾填埋场内部部分时段CH4浓度的监测 ,分析了在填埋场内部垃圾发酵过程中CH4浓度随时间的动态变化特征 ,提出了利用某些统计曲线分别模拟或综合模拟CH4浓度随时间的变化过程的方法 .应用表明 ,本方法可以较准确地预测垃圾发酵主要时段内的CH4浓度随时间的变化 ,仅在垃圾发酵的尾声阶段 ,模拟浓度与实测浓度有少许出入 .     

垃圾填埋场细菌种群空间分布及组成多样性研究

采用PCR-DGGE技术对垃圾填埋场细菌种群垂直分布及组成多样性进行了研究．结果表明：垃圾填埋场细菌种群组成波动较大,某些种群对环境因子的变化十分敏感．在填埋年龄已达3a的取样点,细菌种群的多样性随着垃圾填埋深度的增加而呈现“多—少—多”的变化趋势。各种群间相对密度也呈现由不均一到均一的变化规律,部分层次优势种和非优势种发生较大变化．填埋深度4．0m至6．25m左右的区域是填埋场微生物区系组成发生变化的过渡区,该区域细菌种群的多样性较小,亲缘关系相差比较大的种交叉在一起,具有明显的过渡特征．从时间因素来看,填埋场同层次微生物群落组成随时间延长,种群构成趋于稳定．表层垃圾1～2a内,细菌种群处于交替更叠的阶段,日趋发育成熟．8．25m以下层次的细菌种群主要受填埋深度影响,与填埋时间关系较小。