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猪粪厌氧发酵的有机酸代谢与微生物群落相关性分析

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分析化学 2022年第8期50卷 1260-1268页

作者：张丹志尹强徐文静方勇焦郑同马诗淳刘祚军章力干安徽农业大学资源与环境学院安徽省农业科学院农业工程研究所农业农村部沼气科学研究所

有机酸代谢和微生物菌群结构稳定性是维持厌氧消化系统高效运行的关键。为研究该理化物质代谢与微生物群落变化之间的关系，本研究以猪粪发酵体系为例，设置3个搅拌梯度(0、 80和200 r/min),分别代表无搅拌、适度搅拌和过度搅拌条件，... 详细信息

有机酸代谢和微生物菌群结构稳定性是维持厌氧消化系统高效运行的关键。为研究该理化物质代谢与微生物群落变化之间的关系，本研究以猪粪发酵体系为例，设置3个搅拌梯度(0、 80和200 r/min),分别代表无搅拌、适度搅拌和过度搅拌条件，监测猪粪厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸等理化性质的变化，再结合高通量测序技术，进一步分析微生物种群多样性变化。结果表明，发酵体系以厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和广古菌门(Euryarchaeota)为优势菌。适度搅拌可在一定程度上促进微生物分解有机质的效率，形成稳定高效的微生物群落，其中，总固体、挥发性固体和化学需氧量去除率分别达到79.15%、 63.63%和87.89%。有机质分解代谢产物以乙酸和丙酸为主，其浓度与拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度呈正相关性，与变形菌门(Proteobacteria)呈负相关性。过度搅拌使产氢产乙酸菌(如互养菌门(Synergistetes))丰度增加，引起耗氢产乙酸菌酸杆菌门(Acidobacteria)丰度随之增加，导致乙酸和丙酸浓度分别提高21.09%和6.44%,氢营养型产甲烷菌甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)丰度随之增加31.95%,但甲烷产量反而下降，说明过度搅拌显著提高了乙酸和丙酸浓度，促进产甲烷途径由乙酸裂解型向低效的乙酸氧化产甲烷转化。本研究结果对于理解猪粪厌氧消化过程的有机酸代谢与产甲烷途径的调控具有重要的参考意义。

关键词：厌氧发酵搅拌有机酸代谢微生物群落

农业废弃物资源化利用新方向—沼气干发酵技术

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中国沼气 2006年第4期24卷 23-27页

作者：李想赵立欣韩捷向欣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100026

本文简述了我国现存的农业废弃物资源化利用技术及存在的问题,介绍了沼气干发酵的技术概况、工艺条件、产气和造肥效果,最后得出了沼气干发酵技术是我国农业废弃物资源化利用的新方向的结论。

关键词：农业废弃物秸秆畜禽粪便沼气干发酵

线虫对采煤矿区水环境和土壤环境质量评价的作用

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华南农业大学学报 2022年第3期43卷 79-88页

作者：耿文敬张鑫郭肖颖齐俊朱江安徽省农业科学院农业工程研究所安徽合肥230031 安徽农业大学资源与环境学院安徽合肥230036 合肥学院生物食品与环境学院安徽合肥230601 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

【目的】评价淮北采煤矿区生态环境质量,为矿区生态环境变化监测提供理论依据。【方法】采用秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans在矿区水质中的生长发育状况及矿区土壤线虫群落结构的变化进行淮北采煤矿区生态环境质量的评价研究。【... 详细信息

【目的】评价淮北采煤矿区生态环境质量,为矿区生态环境变化监测提供理论依据。【方法】采用秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans在矿区水质中的生长发育状况及矿区土壤线虫群落结构的变化进行淮北采煤矿区生态环境质量的评价研究。【结果】采煤矿区水环境使秀丽隐杆线虫寿命和成活率降低、体长变短、产卵数减少,同时诱导线虫生殖细胞凋亡,且煤矿开采时间越长,采样点距离矿井愈近,对线虫发育指标的抑制作用越显著。采煤矿区土壤环境使土壤线虫属的数目减少,植物寄生线虫的相对丰度增高,同时线虫香农多样性指数、瓦斯乐斯卡指数和自由生活线虫成熟度指数显著降低,植物寄生线虫成熟度指数显著提高,表明采煤矿区环境降低了土壤质量。煤矿开采时间越长、采样点距离矿井愈近,对土壤线虫群落结构的影响越大。【结论】秀丽隐杆线虫生长发育指标对水环境的响应,以及土壤线虫群落结构对土壤环境的响应,很好地指示了淮北采煤矿区的水环境质量和土壤环境质量;因此,可以利用线虫对采煤矿区水环境和土壤环境质量进行评价。

关键词：采煤矿区水环境土壤环境秀丽隐杆线虫土壤线虫生长发育群落结构

三种饵料微藻在凡纳滨对虾育苗中的饲喂效果评价

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现代食品科技 2013年第4期29卷 762-767页

作者：俞建中梁欣欣魏东李色东华南理工大学轻工与食品学院广东广州510640 湛江恒兴南方海洋科技有限公司广东湛江524072

以对虾幼体存活率和水质状况为考察指标,研究了牟氏角毛藻、眼点拟微球藻和钝顶螺旋藻在凡纳滨对虾N^M1期幼体饲喂中的效果评价。结果表明,(1)牟氏角毛藻按2.5×105cells/mL浓度每天投喂三次,幼体存活率最高,达到82.79%,幼体变态正常、... 详细信息

以对虾幼体存活率和水质状况为考察指标,研究了牟氏角毛藻、眼点拟微球藻和钝顶螺旋藻在凡纳滨对虾N^M1期幼体饲喂中的效果评价。结果表明,(1)牟氏角毛藻按2.5×105cells/mL浓度每天投喂三次,幼体存活率最高,达到82.79%,幼体变态正常、活力强;(2)单独投喂或与牟氏角毛藻混合投喂的结果都证实,眼点拟微球藻均会导致幼体变态拖期、挂脏等现象,不适合作为凡纳滨对虾幼体的饵料;(3)钝顶螺旋藻可以部分替代牟氏角毛藻,混合投喂时最高幼体存活率88.23%,显著高于对照组,虾苗变态发育正常,活力好,但水质受一定影响;(4)投喂牟氏角毛藻和眼点拟微球藻能明显降低氨氮、亚硝氮和菌落数等指标,净化水质。说明在凡纳滨对虾育苗中,合理使用三种饵料微藻能提高幼体存活率和净化水质。

关键词：微藻凡纳滨对虾幼体存活率水质

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两种微藻浓缩液保藏效果的比较

现代食品科技 2013年第5期29卷 948-952页

作者：俞建中梁欣欣陈峰魏东华南理工大学轻工与食品学院广东广州510640 北京大学工学院食品与生物资源研究所北京100871

本试验研究了不同冷冻保护剂和降温方式处理下,眼点拟微球藻(Nannochloropsis oculata)浓缩液(2×109cells/mL)在4℃和-18℃下保藏3个月,以及钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)浓缩液(7%干重)在-18℃下保藏3个月的效果。结果表明,采用-1... 详细信息

本试验研究了不同冷冻保护剂和降温方式处理下,眼点拟微球藻(Nannochloropsis oculata)浓缩液(2×109cells/mL)在4℃和-18℃下保藏3个月,以及钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)浓缩液(7%干重)在-18℃下保藏3个月的效果。结果表明,采用-18℃速冻、不添加保护剂,保藏3个月后眼点拟微球藻的相对细胞活性最高,达到新鲜细胞对照的48.17%,显著高于其他处理组(P<0.05);同样条件下,眼点拟微球藻浓缩液的蛋白和EPA损失率分别为3.42%和2.73%,钝顶螺旋藻浓缩液的蛋白和总脂肪酸损失率分别为4.17%和19.33%,综合比较各处理,该方法是这两种微藻浓缩液低温保藏的优选方法。

关键词：眼点拟微球藻钝顶螺旋藻浓缩液保护剂保藏

臭氧降解村镇垃圾中转站渗滤液中有机污染物的试验研究

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环境科学学报 2017年第2期37卷 694-702页

作者：张爱平李民陈炜鸣施国中四川师范大学化学与材料科学学院成都610068 农业部农村可再生能源开发利用重点实验室成都610041 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756 农业部沼气科学研究所成都610041

村镇垃圾中转站渗滤液具有量小、分散、污染性强等特点.为控制其有机污染,本研究采用操作灵活、高效的臭氧法处理该渗滤液,考察了反应时间、臭氧投量、初始pH值、反应温度、双氧水投量对渗滤液中有机污染物降解的影响.结果表明:当反应... 详细信息

村镇垃圾中转站渗滤液具有量小、分散、污染性强等特点.为控制其有机污染,本研究采用操作灵活、高效的臭氧法处理该渗滤液,考察了反应时间、臭氧投量、初始pH值、反应温度、双氧水投量对渗滤液中有机污染物降解的影响.结果表明:当反应时间为20 min、臭氧投量为1.24g·h-1、初始pH值为7.00、反应温度为25℃时,渗滤液色度(CN)和CODCr的去除率分别达83.57%、61.53%;在上述条件下,额外向反应体系中投入1 m L·L-1双氧水后,其色度、CODCr去除率分别提高了4.88%、14.23%.由于村镇渗滤液中大分子有机物的降解,反应60 min后BOD5/CODCr值从0.24提高到0.56,且由于矿化作用,HCO-3浓度增加了1297.89 mg·L-1.此外,紫外-可见光谱显示,臭氧能明显降低渗滤液的芳香性程度和腐殖化程度;三维荧光光谱表明,臭氧能快速氧化渗滤液中结构较为稳定的类富里酸,极大程度地降低渗滤液中有机污染物的分子缩合度和分子量.经估算,反应过程中药剂成本约7.37元·m^(-3).

关键词：臭氧村镇垃圾中转站渗滤液有机污染物

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垂直轴水轮机单向流固耦合数值研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第5期42卷 80-84页

作者：张亮何环宇张学伟马勇哈尔滨工程大学海洋可再生能源研究所黑龙江哈尔滨150001

针对垂直轴水轮机流固耦合问题,采用均布力法和插值法相结合的单向流固耦合方法,在不同速比的工况下,分析叶片应力、水轮机整体应力、位移以及应变的变化规律,得出垂直轴水轮机在旋转过程中最危险工作方位角及其随速比变化的规律.结果表... 详细信息

针对垂直轴水轮机流固耦合问题,采用均布力法和插值法相结合的单向流固耦合方法,在不同速比的工况下,分析叶片应力、水轮机整体应力、位移以及应变的变化规律,得出垂直轴水轮机在旋转过程中最危险工作方位角及其随速比变化的规律.结果表明:在一定速比下,当水轮机转到某一方位角时,叶轮受合力最大,此方位角为最危险工况;最危险方位角随着速比增大而增大,并逐渐接近叶片弦线与来流速度方向垂直的位置即90°;基于均布力法和插值法对水轮机叶片进行单向流固耦合分析,可以得到相同变化规律,在数值上均布力法更趋于保守.

关键词：垂直轴水轮机单向流固耦合插值法均布力法危险工作方位角

高通量测序分析玉米秸秆与牛粪联合发酵阶段微生物多样性变化

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食品与发酵工业 2019年第3期45卷 47-55页

作者：王旭辉徐鑫宝哲王卉叶凯李冠邓宇新疆大学生命科学与技术学院新疆乌鲁木齐830046 新疆农业科学院生物质能源研究所新疆乌鲁木齐830091 新疆农业科学院粮食作物研究所新疆乌鲁木齐830091 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125 农业农村部沼气科学研究所四川成都610041

研究比较不同配比微生物菌剂添加对牛粪-玉米秸秆联合沼气发酵的影响,并采用高通量测序技术对添加了最佳菌剂的沼气发酵液中微生物多样性进行分析。结果表明,最佳玉米秸秆-牛粪发酵条件:微生物菌剂配比为蜡样芽孢杆菌、荧光假单胞菌、... 详细信息

研究比较不同配比微生物菌剂添加对牛粪-玉米秸秆联合沼气发酵的影响,并采用高通量测序技术对添加了最佳菌剂的沼气发酵液中微生物多样性进行分析。结果表明,最佳玉米秸秆-牛粪发酵条件:微生物菌剂配比为蜡样芽孢杆菌、荧光假单胞菌、枯草芽孢杆菌、松嫩假单胞菌(质量比3∶2∶3∶2),在此条件下最高沼气产率和甲烷产率分别达到了72和39 m L/g VS,最高累积产沼气产率和甲烷产率分别达到了778和532 m L/g VS;高通量测序结果表明,细菌中的拟杆菌门(Bacteroidetes)的数量最为丰富,是最主要的优势类群,在沼气发酵过程中的相对丰度变化趋势为增加,由发酵初期33. 8%增加到发酵末期的43. 6%;真菌中子囊菌门(Ascomycota)的数量最为丰富,是最主要的优势类群,沼气发酵过程中相对丰度变化趋势为先增加后降低,由发酵初期65. 7%增加到发酵中期的84. 7%,又降到发酵末期的66. 8%。

关键词：沼气玉米秸秆真菌多样性高通量测序

空气搅拌对牛粪高浓度沼气发酵产气性能的影响

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空气搅拌对牛粪高浓度沼气发酵产气性能的影响

作者：李昕薇西南科技大学

学位级别：硕士

空气搅拌是近年来提出的一种沼气发酵搅拌方式,具有提高传质和创造短暂微氧环境的双重作用。目前对空气搅拌的研究仅限于低浓度沼气发酵,然而,空气搅拌是否适用于解决高固体浓度沼气发酵中传质差、产气效率低等问题尚不清楚。因此,本文... 详细信息

空气搅拌是近年来提出的一种沼气发酵搅拌方式,具有提高传质和创造短暂微氧环境的双重作用。目前对空气搅拌的研究仅限于低浓度沼气发酵,然而,空气搅拌是否适用于解决高固体浓度沼气发酵中传质差、产气效率低等问题尚不清楚。因此,本文以牛粪高浓度沼气发酵系统为研究对象,研究不同空气搅拌强度和方式对牛粪高浓度沼气发酵的影响,确定最佳空气搅拌参数,分析空气搅拌对产气性能提升潜力,并从物质转化效率、微生物群落结构、代谢路径和基因功能差异等角度,解析空气搅拌对产气效率的提升机制。主要研究结论如下:1.通过不同空气搅拌强度下牛粪高浓度沼气发酵对比试验,确定本研究条件下37.5 mL/(L·min)是最适宜的空气搅拌强度。搅拌强度为12.5、37.5和62.5 mL/(L·min)时,产甲烷效率与不搅拌相比分别提高了5.7%、13.1%和6.3%;空气搅拌强度为37.5 mL/(L·min)时,粗纤维和粗脂肪去除率最高,分别提高了10.6%和12.5%。2.通过不同搅拌方式(空气搅拌、沼气搅拌和不搅拌)下对牛粪高浓度沼气发酵影响对比试验,进一步证实了空气搅拌能够最大程度提升产气性能。与沼气搅拌和不搅拌相比,空气搅拌的甲烷容积产气率分别增加了10.33%和13.51%;空气搅拌创造的短暂微氧环境对甲烷产量提升的贡献率最大为85.71%,搅拌提高传质的贡献率为14.29%。3.通过空气搅拌对牛粪高浓度沼气发酵不同阶段物质转化影响试验,显示出空气搅拌能够提高水解、产酸和产乙酸效率。在水解和产酸阶段,与沼气搅拌和不搅拌相比,空气搅拌条件下水解相关微生物的活性分别增加了31.06%和12.83%;挥发性脂肪酸(VFA)比生成速率分别增加了9.6%和58.32%;乙酸生成速率分别增加了20.59%和28.96%。在产甲烷阶段,空气搅拌试验组与不搅拌无明显差异,说明空气搅拌对产甲烷阶段微生物代谢活性并未产生明显的抑制作用。4.基于宏基因组测序分析揭示了空气搅拌促进产气效率提升的内在机制,空气搅拌能够提高微生物丰富度和多样性,拥有更多独特功能基因,提高了碳代谢、能量代谢、氨基酸代谢和产甲烷代谢水平。此外,空气搅拌增加了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶的基因丰度,保护了厌氧菌免受活性氧的损伤。这些结果表明添加空气搅拌方式后能够促进代谢速率,提高甲烷产量。

关键词：沼气发酵空气搅拌高固体浓度代谢途径宏基因组测序