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成都生物所在礦化垃圾填埋場甲烷氧化耦合反硝化研究中獲新進展
更新日期: 2019-05-10 作者: 曹沁 文章來源:微生物中心
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 好氧生物反應器填埋技術是垃圾衛生填埋中最常見和最有效的技術之一。其通過滲濾液曝氣回灌使填埋場成爲一個複合“淨化反應器”,可加速場內微生物降解有機質,去除氨氮等汙染物。然而,在礦化垃圾填埋場中使用該技術,存在有機質含量低,無法徹底去除氮素的問題。並且,填埋場下層産生的甲烷,既增加“溫室效應”又存在爆炸的潛在風險。 

 中國科學院成都生物研究所刘晓风课题组成员曹沁在前期的研究中发现,矿化垃圾填埋场中甲烷氧化可有效耦合硝酸盐的反硝化作用。并且,在不同氧气浓度条件下,参与其耦合反应的微生物种类不同。因此,通过同位素示踪技术和高通量测序技术对其耦合微生物和协作机理进行了更深入的研究。通过同位素示踪实验发现,微氧条件下,甲烷首先与氧气反应,生成胞外有机产物,如乙酸、柠檬酸等。进而这些有机产物作为碳源与硝酸盐发生反硝化作用,并生成微量N2O。缺氧條件下,甲烷會執行甲烷發酵作用,生成更豐富的有機中間産物,與硝酸鹽耦合發生反硝化作用。通過高通量測序和分析發現,執行微氧甲烷氧化耦合反硝化的主要功能微生物爲甲烷氧化菌Methylomonas和甲基營養型反硝化菌Methylotenera。而執行缺氧甲烷氧化耦合反硝化的主要功能微生物爲甲烷氧化菌Methylomonas和非甲基營養型反硝化菌Thermomonas。國內外研究主要集中在好氧甲烷氧化耦合反硝化,並報道其産物主要爲CO2N2。本研究的發現爲微氧和缺氧條件下甲烷氧化耦合反硝化提供了更多理論基礎,擴展了礦化垃圾填埋場中的碳、氮循環。 

 本研究得到了國家自然科學基金(51478448)、應用與環境微生物中心重點實驗室開放基金(KLCAS-2017-9)等的支持。相關科研成果“Stable-isotopic analysis and high-throughput pyrosequencing reveal the coupling process and bacteria in microaerobic and hypoxic methane oxidation coupled to denitrification”發表在Environmental Pollution期刊上。 

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