填埋場覆蓋土及甲烷氧化菌氧化CH4過程中的胞外多聚物形成及影響因子研究.pdf

1、在填埋場覆蓋土層CH4氧化過程中，胞外多聚物(extracellular polymericsubstances，EPS)的累積會對CH4氧化產(chǎn)生抑制作用。EPS是微生物分泌到細胞外的大分子有機物，其生成受到多種環(huán)境因子的調(diào)控。對此，本研究以垃圾生物覆蓋土(waste biocover soil，WBS)和甲烷氧化菌Methylosinus sporium為材料，研究了CH4氧化過程中EPS的生成及其影響因子，分析了CH4和O2濃度對覆

2、蓋土的CH4活性、EPS的生成及甲烷氧化菌種群結(jié)構(gòu)的影響，探究了溶解型EPS(soluble EPS，S-EPS)、疏松附著性EPS(loosely bound EPS，LB-EPS)和緊密附著型EPS(tightly bound EPS，TB-EPS)與CH4氧化活性的關(guān)系，以及環(huán)境因子對甲烷氧化菌的活性、EPS的生成和CH4-C分配的影響。為有效控制CH4氧化過程中EPS的形成，維持填埋場覆蓋土層持續(xù)高效的CH4氧化能力，減少填埋場

3、CH4排放提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下：
　　(1)隨著暴露CH4時間的增長，WBS的CH4氧化活性呈先升高后降低的趨勢。當CH4達到飽和濃度(10％)后，繼續(xù)增大CH4濃度對WBS的CH4氧化活性無顯著影響。當CH4濃度相同時，增大O2濃度在前期能有效地促進CH4氧化，但在后期較高的O2濃度(5％～21％)對CH4氧化活性無促進作用，相反，由于EPS的累積，過高的O2濃度會在一定程度上抑制CH4氧化。
　　(2)在WBS的C

4、H4氧化過程中，增大O2濃度會促進EPS的生成，包括胞外蛋白(extracellular protein，ECP)和胞外多糖(extracellular polysaccharide，ECPS)的生成。在充足的CH4條件下(≥10％)，CH4濃度對WBS中EPS的生成無顯著影響;當CH4不足時則會促進WBS中ECP的生成。
　　(3) WBS中優(yōu)勢甲烷氧化菌為Ⅰ型甲烷氧化菌Methylocaldum、Methylococcacea

5、e、Methylomicrobium、Methylobacter和Ⅱ型甲烷氧化菌Methylosinus。隨著暴露CH4和O2濃度的不同，WBS中甲烷氧化菌種群結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的變化。當O2濃度≥5％時Methylocaldum占優(yōu)勢;在缺氧條件下Methylomicrobium占優(yōu)勢;在O2濃度為21％和CH4濃度為10％～50％時Methylosinus有較高的豐度。實驗分析的環(huán)境因子對甲烷氧化菌種群結(jié)構(gòu)影響的重要性依次為:ECPS＞

6、O2＞EPS＞CH4＞ECP，其中ECPS和O2濃度對甲烷氧化菌種群結(jié)構(gòu)有顯著的影響。
　　(4)在Methylosinus sporium的CH4氧化過程中EPS的累積對其活性具有反饋抑制作用。在連續(xù)培養(yǎng)過程中TB-ECPS和LB-ECP的含量與CH4氧化活性呈顯著的負相關(guān)關(guān)系;向Methylosinus sporium中添加EPS，其CH4氧化活性隨著EPS添加量的增大而降低，且EPS及其主要成分S-ECP、S-ECP、LB-