生活垃圾填埋场厌氧环境下甲烷氧化微生物富集培养和种群特征研究

发布时间：2020-11-05 06:38

　　 甲烷生物氧化对减少填埋场环境温室气体的排放有着重要意义。本研究利用模拟垃圾填埋场填埋柱渗滤液与实际垃圾填埋场渗滤液为菌种来源,富集培养甲烷氧化微生物,并对其种群特征进行研究。旨在揭示厌氧环境下甲烷氧化微生物种群结构与变化,丰富对垃圾填埋场厌氧环境下甲烷氧化现象的认识与理解,并为垃圾填埋场的有效甲烷排放控制提供指导。本文主要得到以下结论:(1)利用模拟垃圾填埋柱渗滤液直接厌氧培养的富集产物的日均甲烷氧化率分别为0.5%-2%。利用NMS为基质可以显著提高富集产物的甲烷氧化率,不同条件下日均氧化率可提高至2.5%~2.7%。化学计量分析发现,用现有的ANME机理难以解释富集样品的甲烷氧化量。根据现有ANME机理得到该实验厌氧条件下累计甲烷氧化率的理论值为39.5%。然而,实测到研究条件下仅14日的累计甲烷氧化率可达36.28%,39.40%。(2)以渗滤液为菌种来源,利用NMS分别在好氧和厌氧条件下富集培养甲烷氧化菌的研究发现,甲烷好氧氧化菌Methylocystis为好氧培养样品的优势种群,其在MO1,MO2的相对丰度分别为35.96%和78.37%。Moheibacter以及Cupriavidus菌属为厌氧样品的优势种群,其在MA1,MA2中的相对丰度分别为41.38%和43.08%,已有研究未发现其与甲烷氧化的关系。在厌氧样品中,发现存在少量甲烷好氧氧化菌(MOB),Methylocaldum在MA1中的相对丰度为29.68%,Methylocystis在MA2中的相对丰度仅为6.36%。(3)利用生活垃圾填埋场处于厌氧环境下的调节池中渗滤液富集甲烷好氧氧化菌(MOB),富集培养的MOB能在厌氧条件下存活并氧化甲烷。MOB在好氧和厌氧条件下的培养周期分别为15,55天。厌氧培养,好氧培养结束时累积CH4消耗量分别为630.9±48.74ml,98.37±11.74ml。外加SO_4~(2-)为电子受体与外加NO3-为电子受体相比,可以显著提高甲烷累计氧化率(p=0.042,t183.537=3.144),然而电子受体的加入量并不能解释甲烷的氧化量。(4)通过16S r RNA以及pmo A功能基因分析,发现MOB从好氧环境转入厌氧环境下后,种群结构发生了演替。好氧样品O1的优势种群为I型MOB Methylomonas,其相对丰度为81%。在厌氧样本中,随着富集时间的增加,I型MOB Methylomonas的相对丰度逐渐减少(A1中为48%,A2中为8%),X型甲烷氧化菌Methylococcus(A1中为19%in,A2中为36%)与II甲烷氧化菌Methylocystis(A1中为30%,A2中为54%)的相对丰度逐渐增加。最终在55天的培养周期内,Methylococcus最终成为优势种群(A3中相对丰度为68%)。专性乙酸营养古菌Methanosaeta也在厌氧条件下得到富集。富集培养的Methylococcus以及Methylocystis菌属能否像M.Oxyfera细菌一样,通过一种全新的机制以及未知的歧化酶,将电子受体转化为O2从而氧化甲烷仍需进一步研究。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X799.3;X172
【部分图文】：

图 1-1 MOB 在好氧及厌氧环境下代谢甲烷途径（3）饥饿理论Roslev 和 King 等的研究发现，MOB 在厌氧环境下，可以进入无氧休眠伴随着内源性代谢的严重衰减。在这种状态下，可能通过某些内源底物的供维持要求。此外，外源底物的低水平分解代谢可以支持一些甲烷氧化细期厌氧存活。MOB 在厌氧环境中比在好氧环境中能更好的存活。然而，境中MOB饥饿代谢的内源性底物利用率比平行实验好氧条件下的饥饿代源性底物利用率低 10 倍。 研究目的与内容1 研究目的本研究旨在探究填埋场环境生活垃圾稳定化过程中甲烷厌氧氧化率的变，甲烷厌氧氧化的影响因素；检测填埋场厌氧环境参与甲烷厌氧氧化的

图 2-1 模拟垃圾填埋柱过程主要探究内容有两个。第一，探究模拟垃圾填埋柱渗滤液理化性律。该部分包括自模拟垃圾填埋柱启动一个月后，每两周从反应，测定其 pH，氧化还原电位（ORP）以及 SO2-4离子浓度。利用模拟垃圾填埋场渗滤液进行厌氧条件下甲烷氧化微生物的烷氧化率；并在富集培养各组中分别添加 SO2-4及 NO3－离子探究加入是否会对甲烷氧化产生影响。方法

大学硕士论文 第二章 模拟垃圾填埋场厌氧环境下甲烷氧化过以利用硫酸盐将 CH4氧化为 CO2, 从而减少温室气体的排放。应柱渗滤液甲烷氧化率-2 为利用第 4 周模拟垃圾填埋柱渗滤液对甲烷氧化菌进行富集培养1.1，1.2，1.3，1.4（空白）组甲烷 7 天，14 天，21 天累计氧化率见
【参考文献】

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本文编号：2871272