温度场下垃圾填埋场渗滤液饱和带的硫酸盐还原机制

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填埋场内渗滤液饱和带是物质交换和生化反应最活跃区域,也是含硫恶臭主要产生点,厘清渗滤液饱和带内部H2S源头产排机理尤为迫切。本研究定位于探究温度场下渗滤液饱和带的硫酸盐还原行为差异,解释内部H2S源头产排机理。首先,构建不同温度下的填埋场渗滤液饱和带环境,表征温度场下硫酸盐还原行为。研究发现,硫酸盐还原行为在25°C至55°C内逐步增强且差异显著。其中,dsr A(亚硫酸盐还原酶)较apr A(腺苷酰硫酸还原酶)更能促进硫酸盐还原过程进行。基于共现网络分析,45-55°C下硫酸盐还原行为主要归因于关键物种Paenibacillus和Tissierella具有编码Dsr酶能力或降解有机硫化物而直接促进H2S释放,35°C源自相关关键物种的间接促进作用,25°C则未发现关键物种。其次,选取30°C和10°C作为目标温差,探究温差调控对渗滤液饱和带硫酸盐还原行为产生的具体影响。研究发现,30°C温差较10°C具有更显著的硫酸盐还原效果差异。温差调控场景中硫酸盐还原行为明显受电子供、受体影响。相较于10°C温差,30°C温差调控可显著改变该场景下的微生物群落结构,其中属于Firmicutes的Lachnospiraceae、UCG-012、Pseudoclostridium和属于Synergistota的Thermovirga等关键物种是以葡萄糖为电子供体时硫酸盐还原行为提升的主因。最后,选取还原效果优良的电子供体并将其重新投加入渗滤液饱和带模拟反应器内,重现硫酸盐还原行为。结果显示,45-55°C可引发的高浓度H2S释放,而25-35°C则呈现升降不一趋势。温差调控后温度场下的关键物种群体更聚焦于硫酸盐还原功能,55°C与25°C下硫酸盐还原行为的增强主要缘于Firmicutes(Bacillus、Paenibacillus、Desulfitibacter),45°C下则缘于Halobacterota(Methanosarcina)。相比而言,35°C下硫酸盐还原行为减弱,归因于调控前Halobacterota的显著减少。本研究阐明温度场下填埋场渗滤液饱和带内的硫酸盐还原机制,为探明填埋场内部H2S产排行为及精准控污提供科学依据。
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