蓝藻秸秆厌氧产沼气及其微生物群落结构分析

发布时间：2017-10-25 03:37

  本文关键词：蓝藻秸秆厌氧产沼气及其微生物群落结构分析

  更多相关文章： 秸秆 蓝藻 混合发酵 微生物群落 克隆文库

【摘要】：安徽省作为农业大省,每年都有大量的秸秆产生。众所周知,秸秆的焚烧会产生有害气体和大量的颗粒物烟尘,严重威胁着人们的日常生活。巢湖是中国第五大淡水湖,近年来富营养化严重,蓝藻暴发成为环境问题。秸秆作为农业生产中的副产品是一种容易获取的生物能源,蓝藻含丰富的有机质,也是一种生物质资源。因此如何把秸秆和蓝藻有效地转化为清洁能源对于环境和能源有重大的影响。厌氧发酵可以使秸秆和蓝藻转化为清洁能源,产生的沼气可发电或者直接燃烧加以利用,既保护了环境也使资源得到了利用。厌氧发酵过程需要不同阶段的微生物相互协作完成,因此沼气发酵过程中的微生物群落结构和功能的解析已经成为研究的热点。分子生物学技术在微生物鉴定方面的应用,可以研究微生物在厌氧发酵过程中物种变化情况。本文采用实验室自制秸秆蓝藻混合厌氧反应装置进行沼气发酵实验,比较经过预处理后的秸秆与未经预处理的秸秆在混合产气过程中产气效果的差异。结果表明：秸秆经过6%NaOH预处理后的产气效果要略好于对照组。秸秆预处理后的发酵装置启动迅速,第二天就达到日产气量高峰,峰值为600 mL,对照组日产气量峰值为406mL。预处理组甲烷含量最高可达65%,高于对照组的55%。本文利用16S rRNA基因克隆文库的方法,对秸秆蓝藻混合厌氧发酵过程中不同产气阶段的细菌和古菌进行多样性研究。分别采集产气初始期、产气高峰期和产气终止期的厌氧发酵液,利用16S rRNA基因克隆文库的方法,分别构建细菌和古菌的克隆文库,共6个,对不同产气阶段的细菌和古菌进行分类,以此找出各阶段的优势种群。主要结论有两点：第一,秸秆蓝藻混合厌氧发酵系统含有六个门的细菌,分别为：Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌)、Chloroflexi(绿弯菌门)、Spirochaetes(螺旋体门)、Ignavibacteriae(绿菌门)。不同发酵过程的优势菌所属门不同：产气初始期细菌群中丰度最大的种群属于变形菌门,占该阶段总细菌种群数目的30.6%,产气高峰期细菌群中丰度最大的种群属于拟杆菌门,占细菌种群数目的27.6%,产气终止期细菌群中丰度最大的种群属于变形菌门占细菌种群数目的24.4%。第二,秸秆蓝藻混合厌氧发酵系统中,古菌均属于Euryarchaeota(广古菌门),分别为Methanomicrobia (甲烷微菌纲)、Methanobacteria(甲烷杆菌纲)和Thermoplasmata(热原体纲)。按属可分为其中包括Methanoregula、 Methanobacterium (甲烷杆菌属)、Methanosphaerula(甲烷微菌属)Methanosarcina (甲烷八叠球菌属)、Methanosaeta(甲烷鬃菌属)、Methanolinea(甲烷绳菌属)、Methanomassiliicoccus (马氏甲烷球菌科)与Methanospirillum(甲烷螺菌属)、Methanobacteria(甲烷杆菌科)。其中,Methanoregula和甲烷八叠球菌属占绝对优势。不同古菌在发酵过程中的变化趋势不同：甲烷微菌先升后降,甲烷杆菌在发酵开始后迅速下降至消失,热原体菌只出现在发酵终止期。
【关键词】：秸秆 蓝藻 混合发酵 微生物群落 克隆文库
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216.4;X712
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 秸秆的产生及资源化利用9-10
• 1.1.2 巢湖蓝藻资源化利用情况10
• 1.1.3 厌氧发酵产沼气技术10-11
• 1.2 国内外研究进展11-17
• 1.2.1 国内外秸秆蓝藻厌氧发酵研究进展11
• 1.2.2 秸秆预处理方法11-13
• 1.2.3 厌氧消化过程13
• 1.2.4 秸秆蓝藻产气过程中微生物群落研究方法13-17
• 1.3 研究目的与意义17-18
• 1.4 论文研究内容、技术路线及创新点18-21
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 1.4.3 创新与特色之处20-21
• 第二章 预处理的秸秆与蓝藻混合厌氧发酵实验21-27
• 2.1 材料和方法21-24
• 2.1.1 发酵原料21
• 2.1.2 实验装置21-22
• 2.1.3 实验仪器与分析方法22-23
• 2.1.4 实验设计23-24
• 2.2 结果与讨论24-25
• 2.2.1 日产气量24-25
• 2.2.2 甲烷含量25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 秸秆蓝藻发酵不同产气阶段细菌的群落结构分析27-44
• 3.1 实验材料27-30
• 3.2 实验方法30-35
• 3.2.1 基因组DNA提取30-31
• 3.2.2 克隆文库构建31-35
• 3.3 结果与讨论35-42
• 3.3.1 基因组DNA提取结果35-36
• 3.3.2 克隆文库构建36-38
• 3.3.3 测序结果38-41
• 3.3.4 讨论41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 秸秆蓝藻发酵不同产气阶段古菌的群落结构分析44-53
• 4.1 实验材料44
• 4.2 实验方法44-45
• 4.2.1 基因组DNA提取44
• 4.2.2 克隆文库构建44-45
• 4.3 试验结果与分析45-51
• 4.3.1 克隆文库构建45-47
• 4.3.2 测序结果47-49
• 4.3.3 讨论49-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 5.1 本研究的主要结论53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-63
• 致谢63-65
• 附录65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程海鹰;孙珊珊;梁建春;汪娟娟;罗一菁;魏利;张忠智;;油藏微生物群落结构的分子分析[J];化学与生物工程;2008年09期

2 于皓;王爱杰;陈川;;反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析[J];环境科学;2013年03期

3 彭芳芳;罗学刚;王丽超;赵鲁雪;;铀尾矿周边污染土壤微生物群落结构与功能研究[J];农业环境科学学报;2013年11期

4 朱嵬;张e，

本文编号：1091925