论文部分内容阅读
由于填埋场覆盖土层中微生物氧化填埋气(landfill gas, LFG)中甲烷(CH4)是一个多种污染物介入下的CH4氧化过程,本研究选择LFG中主要挥发性有机污染物三氯乙烯(trichlorethylene, TCE)为目标污染物,以实验室自主开发的具有较高CH4氧化活性的垃圾生物覆盖土(WBS)为研究对象,研究了TCE胁迫下,WBS对CH4和TCE的净化效能及其微生物种群结构。主要结论如下:(1)随着LFG中TCE浓度的增大,WBS对TCE的吸附量逐渐增大,并且达到吸附平衡的时间也随之延长。LFG中TCE浓度在7000ppmv范围内,WBS对TCE的吸附在24h内基本都达到了平衡。WBS对LFG中TCE的吸附符合线性模型,吸附方程式为Cs=0.0144·C。,这表明WBS对TCE的吸附符合分配原理。(2)温度、土壤含水率和粒径对TCE的吸附均有影响,其中温度是主导因素,对TCE的吸附影响最大,其次为土壤含水率和粒径。温度越低,土壤含水率越小,TCE吸附量越大。不同材料实验中,有机质含量较高的堆肥、污泥和WBS对TCE吸附量较高,而有机质含量较低的填埋场覆盖土(LCS)和砂土对TCE的吸附量较少,表现出TCE的吸附量与材料有机质含量间的正相关(r=0.707,P=0.01)。(3)不同浓度气态TCE的胁迫会影响WBS的CH4氧化速率,表现为低浓度时,CH4氧化受到抑制,但是抑制程度并不明显;当气态TCE浓度高于500ppmv时,CH4氧化速率受到显著抑制;当TCE浓度高于7000ppmv时,CH4氧化速率变得很小。(4)CH4和O2初始浓度为10%和21%,TCE浓度为-50ppmv胁迫下,54天的实验周期中,WBS和LCS的CH4氧化活性会受到一定程度的抑制。相较LCS而言,WBS具有较高的CH4氧化活性。低浓度TCE对WBS的CH4氧化活性的抑制并不明显,50ppmv浓度的气态TCE长期胁迫下,WBS的CH4氧化活性才会表现出显著抑制作用。在CH4存在下WBS和LCS对TCE都具有一定的降解能力,且随着TCE浓度的增加TCE降解速率增大,其中WBS具有较高的TCE降解性能。(5) pmoA基因Q-PCR分析表明WBS中甲烷氧化菌的数量比LCS中大约高两个数量级。两种土壤中皆含有丰富的Ⅰ型(Methylocaldum Methylosarcina和Methylobacter)和Ⅱ型(Methylocystis)甲烷氧化菌,其中WBS中Ⅰ型甲烷氧化菌Methylocaldum属和Methylobacter属占优势,LCS中Ⅱ型甲烷氧化菌Methylocystis属占优势。在WBS中Methylobacter属相对丰度与TCE降解效率显著正相关(r=0.89)。这表明在WBS中Methylobacter属在TCE降解中可能扮演着重要的角色或该属能耐受较高浓度的TCE。