錳礦石人工濕地甲烷消減及碳的歸趨途徑研究.pdf

1、隨著全球溫室效應(yīng)逐步加強(qiáng)，控制溫室氣體的排放已成為21世紀(jì)全人類所面臨的最首要的任務(wù)之一。甲烷作為僅次于CO2的第二大溫室氣體，對(duì)全球氣候變化的影響達(dá)30％。地球上最大的甲烷自然排放源是濕地，由于底層供氧不足，濕地常處于厭氧或缺氧狀態(tài)，有機(jī)物在產(chǎn)甲烷菌的作用下產(chǎn)生大量甲烷氣體。因此濕地甲烷的消減逐漸引起科學(xué)界的高度關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)基于人工濕地特殊的供氧環(huán)境，引入天然錳礦石作為濕地填料，研究了高價(jià)錳礦物對(duì)濕地系統(tǒng)甲烷排放量的消減效果，探索錳礦

2、物驅(qū)動(dòng)的濕地甲烷消減機(jī)理，為濕地系統(tǒng)甲烷減排提供新的方法和理論指導(dǎo)。
　　本實(shí)驗(yàn)主要研究了在乙酸鈉和葡萄糖兩種碳源下，分別以錳礦石和礫石為填料的人工濕地污染物去除效果和甲烷消減效果，對(duì)比分析了人工濕地系統(tǒng)微生物的多樣性及種群結(jié)構(gòu)，并開展了濕地系統(tǒng)碳的歸趨途徑研究，明確濕地內(nèi)部碳的分布及流向。實(shí)驗(yàn)得到的主要結(jié)論如下：
　?、賰煞N碳源下，錳礦石填料和礫石填料人工濕地系統(tǒng)對(duì)COD都有較好的去除效果，穩(wěn)定運(yùn)行后去除率都能保持在70～

3、90%；NH4+-N的去除效果不太理想，平均去除率在20～40%。碳源的不同對(duì)于錳礦石和礫石填料濕地在COD和NH4+-N的去除效果方面影響不大，就其中某一種碳源（乙酸鈉或葡萄糖）的情況而言，以錳礦石為基質(zhì)填料的人工濕地系統(tǒng)對(duì)于污水中碳氮的去除效果明顯優(yōu)于以礫石為基質(zhì)填料的濕地系統(tǒng)。
　?、谠谝宜徕c為碳源時(shí)，錳礦石和礫石填料人工濕地系統(tǒng)單個(gè)周期內(nèi)（以5天計(jì)）甲烷的排放量分別為24.92±15.72mg和146.61±39.58mg

4、，錳礦組甲烷氣體的排放量與礫石組相比減少了80%以上。以葡萄糖為碳源時(shí)，濕地系統(tǒng)測(cè)得的甲烷排放量為乙酸碳源時(shí)候的2～3倍，但錳礦組產(chǎn)生的甲烷量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于礫石組，實(shí)驗(yàn)期間測(cè)得平均排放量?jī)H占礫石組的26.58%?？傮w來講，在兩種碳源下，錳礦石填料人工濕地系統(tǒng)對(duì)于甲烷的排放的均有明顯的消減效果，相對(duì)礫石填料濕地甲烷的排放量可減少70～90%。
　?、蹆煞N碳源下，錳礦石填料和礫石填料人工濕地系統(tǒng)所包含的微生物物種（門水平）較為相似，優(yōu)勢(shì)菌

5、門都為變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和綠彎菌門（Chloroflexi），但細(xì)菌種類（屬水平）的差異較大。兩種碳源下，均存在產(chǎn)甲烷菌和其他與污染物去除有關(guān)的細(xì)菌，其中，錳礦組濕地內(nèi)部檢測(cè)到豐度較高的異化金屬還原菌，而礫石組則未檢測(cè)到該類菌屬，可以推測(cè)錳礦石濕地由于異化金屬還原菌和產(chǎn)甲烷菌的底物競(jìng)爭(zhēng)作用抑制了產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷過程，從而減少了甲烷的排放。
　?、茉谶M(jìn)水碳源相同的情況下，