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甲烷与硫酸盐的厌氧氧化反应还原:财团特征和应用于H₂年代和甲烷中国科学院生态环境科学研究中心环境水化学国家重点实验室 100085年,北京,中国。广东省科学院广东微生物研究所南方应用微生物国家重点实验室，广东广州510070

中国科学院国家VOCs污染控制材料与技术工程实验室，文章历史: 采用污水处理厂的厌氧污泥对微生物菌落进行驯化

2018年3月27日 能够厌氧氧化甲烷(AOM)，偶联硫酸盐还原。克隆库

2018年5月9日 采用荧光原位杂交技术对微生物种群进行了研究。

2018年5月9日 硫酸盐还原菌(SRB)(如大角星脱硫带和丙酸脱硫球菌)

富集过程中同时存在厌氧甲烷营养古菌(ANME) 24株(如Methanosaeta sp.和Methanolinea sp.)。古细菌和细菌细胞是随机或均匀分布的

关键词: 分布在整个协会。伴随着硫酸盐还原，甲烷为26

厌氧甲烷氧化 由甲烷氧化古菌和SRB联合厌氧氧化。此外,CH₄硫酸盐还原 所以SO²₄^minus; 甲烷营养体和硫酸盐还原剂与CO的消耗₂ 和H₂年代微生物种群产品。H₃甲烷化生产CSH是29年代的中间产物C isotope-labelling的过程。将富甲烷菌接种于下流式生物滤池中30天。潜在的途径甲烷和氢的处理₂垃圾填埋场的垃圾。平均为93.33%。垃圾填埋气在生物滤池中成功地还原了甲烷。本研究试图提供有效的方法

用于含硫化合物废气与CH的协同处理₄。中国科学院生态环境科学研究中心由爱思唯尔B.V. 35出版。

介绍：气候变化(IPCC)与美国环境保护。

美国环境保护署(EPA)报告称，大气浓度为5750，占全球温室气体排放总量的10%以上₄ 在过去250年里增长了150%。58 51(温室气体)排放，甲烷(CH₄)，是一种重要的温室气体，增加了CH的厌氧氧化₄ (AOM)是一种有效的利用太阳和热辐射对地表的影响和减少这种气体的方法，是一种微生物处理60 53大气温度(Lopez et al.， 2018)。全球在缺氧环境下，如海水和淡水61 54年变暖潜力CH₄ 约为沉积物的30倍(Lin et al.， 2016)。估计海洋中的AOM中有62 - 55种二氧化碳。政府间气候沉积物小组指出，这一过程消耗了高达90%的CH₄ 63从海底逃逸，大大限制了其释放CH₄ 进入大气层(Deusner et al.， 2014)。一个相当大的 1.材料和方法。大量的研究集中在硫酸盐驱动的AOM中

其中硫酸盐作为末端电子受体(Drake等。

1.1.接种和厌氧培养2017;Ettwig et al.， 2010)。在AOM过程中与硫酸盐还原(SR)， AOM的发生率(以CH测量)₄端依赖硫化Theanaerobically消化污泥污水处理形成127 70)从20增加到230mu;mol /天/ (g泥沙干工厂使用的培养液浓缩128 71重量)和0.003 /天的速度增长。中央大学的研究文化。甲烷是唯一的电子供体，129 72组提出，在淡水湿地(Segarra供体)中，含硫酸盐矿物培养基的平均速率为20 nmol/d，微量元素微生物介导的AOM平均速率为130 73。厌氧培养在1000-mL 131 74等，2015年)。CH的₄-依赖硫化物的生产是最快的浆液瓶。Thevolume之间的血清瓶决心132 75 4°C和16°C,和的平均速率为2.5mu;mol fillingwithwaterandweighing。高压灭菌后，将133 76Q4硫化物/日/(gdry质量沉淀物)用于体外AOM与SR耦合，并加入一定量的接种剂和无菌134瓶。(。 矿物培养基(体积1:5)。这些瓶子随后被关闭了135只。

许多分子生物学技术已经为无顶空13679氯丁基橡胶无菌塞子进入硫酸盐驱动的AOM (Hallam et al.， 2004;He et al.， 2018;用消毒石蜡密封。摇晃后，瓶子137 80 Wegener et al.， 2015)。这一过程是由一种同生共养的被翻过来防止空气逸出的。约有138 81个嗜甲烷古菌群，称为厌氧25毫升甲烷(CH的60%)₄ 其中40%的He)通过皮下注射针(内径0.5 mm)浸润139 82个甲烷营养性古菌(ANME)和硫酸盐还原杆菌(bacte- reducing)，进入140 83 ria (SRB)。特别地，ANME表示注射器在瓶子上的特殊线条。过量的液体从古泛菌下降的141484处滤出，通过内径3.0 mm的针状物获得瓶体。最终以硫酸根为底物，完全从AOM获得142 85能量，瓶体的顶空被143 86个电子受体所取代。一种特殊的SRB，属于甲烷。再次振荡后，用气相色谱法对144 87个脱硫藻/脱硫球菌组的顶空气体含量进行了测定。

在生物滴滤池中加入硫代硫酸盐(Cassarini et al.， CH₄ 氧化是由 ¹³C-labeled有限公司₂ 146 89 2017)。与CH₄ 作为唯一的电子供体，硫酸盐还原(¹³有限公司₂)批量培养时的生产率 ¹³C- 147 90的速率为0.38 mmol/(L·d)，增加了标记的CH₄ (¹³CH₄)。测量后的准确重量为148 91，硫化率和CH₄ 氧化。Milucka等人对体积为500 mL的血清瓶、350 mL的富集149 92(2012)报道称，AOM-SR可通过ANME悬浮液进行转运至容器中。瓶体150 93通常带有脱硫硫样细菌，瓶体用丁基橡胶隔片和瓶盖封闭，瓶体151 94为硫酸氨甲酯至元素硫(Miluckaetal)。，顶部空间被转化为真空，并填充了152 95 2012)。利用垃圾填埋场进行垃圾处理是一种常见的纯 ¹³CH₄ 气体(Spectragases Inc.，上海，中国)。经过15396次的实践，由于与其他处理病房相比成本较低，瓶子在30°C的轨道摇床中培养。154

而且由于选择范围广，浪费也是适宜的 定期,100mu;L每个顶端空间样本获得的155年

在垃圾填埋场使用。CH₄ 是堆填气体的最大成分。 进行气体分析 ¹²CH₄, ¹³CH₄。垃圾填埋气体的某些成分具有毒性作用在高浓度下，例如H₂年代,氨,1.2。填埋场描述和生物滤池设置157 101和有机硫化合物。生物技术，例如:

生物滤池可有效降低H₂卫生填埋场建于2006年，共有158103个化合物。主要产品为生物氧化硫——运行10年。含硫酸盐类化合物的废弃物平均数量为159104 (Klok et al.， 2012, 2013;目前在垃圾填埋场接收的垃圾为3000吨/天。等，2012)。CH的使用₄ 采用硫酸盐进行氧化，以防止雨水和地表水作为H₂S作为潜在的电子受体进入位点并影响渗滤液的生成，对能够协同处理H₂年代和CH₄ 从垃圾填埋场控制释放的垃圾填埋场气体，该地区已被封闭

气体。或暂时不使用由高密度聚醚-覆盖

在本研究中，AOM微生物与硫酸乙炔(HDPE)膜耦合。然而，由于a厌氧污泥在膜下富集而产生的填埋气体将累计165110份，仍对人体健康构成威胁

采用tion (FISH)和克隆/测序技术对某垃圾填埋场内的169114个生物滤池进行了富集，测定了1.5 min长、1.0 m 168113宽、3.0 m高的类群、分布和物种多样性。CH的₄ 研究了除甲烷和H₂S(图1)。筛板(孔径170115，用稳定同位素3.0 mm估算氧化速率)将生物滤池分为两段，上段171116分析。测定了中间体(US)和下段(LS)。US和LS 172 117的有效体积为1.2 m，推测AOM偶联的可能途径³ 和2.4³,分别。惰性聚氨酯泡沫硫酸盐还原。用1.0 cm的立方体接种下流式生物滤池³ 以大小为填料，在174 119个甲烷富营养化垃圾填埋场建立了生物滤池。它们的密度为20公斤/米³ 孔隙度为175120₂年代和CH₄。本研究的目标是98%，以避免高压降跨生物滤池床。美国是确定一个有效的财团和方法的初步种子与微生物培养从协同处理含硫废气复合包装材料的实验室生物反应器含硫

123磅,CH₄合物的含量。LS接种了179个富集财团。

图1 -下流式生物滤池的化学图。1. 国内浪费;2. 的气味;3.HDPE膜;4. 鼓风机;5. 流量计;

6. 采样端口1;7. 矿物营养舱;8. 泵;9. 喷雾器;10. 包装材料;11. 采样端口2;12. 出口。

来自上述厌氧消化污泥。用作载气后。有限公司₂ 决定使用相同的气体210 181接种,包含悬浮微生物的渗滤液从211 182剂在Tbx-01回收通过LS的填充床(2.0米,Oslash;2.0毫米)。载气为氦气，转速为212183 L/min，以保证合适的生物质附着。流速为19ml /min。213 184个位于每个截面顶部空间的喷嘴的温度为100℃。柱，注射口为110℃，含有2.0 g/L KH的热214 185矿质营养素为250℃₂阿宝₄， 2.0 g/L KNO₂电导检测器。H₂S直接注入到NH的GC 215 186 0.25 g/L中₄氯化钾0.01 g/L₂∙7 h₂O, 0.5 g/L的NaHCO₃，仪器(Agilent 6890N, USA)，火焰光度216187 0.25 g/L MgCl₂∙6小时₂将O喷涂在200℃工作的聚氨酯检测器上。气体被分离在期刊217 188泡沫立方体间隔保持一个适当的db - 1701毛细管柱(30米times;0.32毫米times;0.25mu;m;休利特为微生物生长提供营养和水分。(美国帕卡德)，其中氮被用作载气。219190总流速为1.5 m³/hr，对应空床注射温度为100℃，烘箱温度为50℃，220 191停留时间为180 min，分别安装采样口。采用生物滤池进行样品采集，进水氧浓度为采用便携式多气体检测器(XP-302M-A，日本)对采集到的生物气体进行分析。

首先在美国发现了含硫化合物，如H₂全硫化物²₄^minus; 在液相测定中采用223 194可在本节中进行处理。气相流经电位滴定法(Leici PHS-3C, Shanghai, 224 195 down and through the LS which methane could be China)和离子色谱法(Dionex ICS-1000 model 50, 225 196)还原。分别安装了隔热建筑来保护Dionex，美国)。总有机碳(TOC)和雨水和日晒的生物滤池。采用日本岛津市TOC-V CPH公司227台有机碳分析仪对样品进行无机碳(IC)分析。

1.3.CO同位素分析方法₂ 所有实验的样品瓶均由Moran等人进行

1.3.1。化学分析

气相样品中CH的测定₄、有限公司₂,和H₂用密封玻璃注射器(汉密尔顿，瑞士)通过橡胶隔膜将S从血清瓶的顶部空间取出。过滤后通过一个0.22 -mu;m醋酸纤维素膜(Shenghe诚新膜有限公司,北京,中国),液体和硫酸subjectedto分析获得样本。CH₄ 采用气相色谱法(Agilent 6890N, USA)，火焰电离检测器进行分析。分离进行HP-5毛细管(30米times;0.32毫米times;0.25mu;m;(美国惠普公司)100°C柱，其中氮气(2008)。蒸馏(Thermo Scientific PreCon, Thermo Fisher Scientific Inc.， USA)采用配备了元素分析仪(Flash EA112 HT)的Delta V Advantage同位素比值质谱仪(Thermo Fisher Scientific Inc.， USA)进行次同时测量。收集每个瓶子的顶部空间235种气体，低温蒸馏去除水蒸气和不凝气体(CH₄ 和N₂)。纯有限公司₂ 样品直接进入元素分析仪 ¹³C /¹²C测量(精度239permil;以上)。碳同位素值表示在240年的delta;命名(Andreeva et al ., 2013)为delta;¹³C以permil;为单位，在涂有明胶的玻片上有一层斑点风干。

1.3.2。微

资料编号：[4379]