填埋場中反硝化脫硫菌代謝行為對H2S的內源削減機理

《填埋場中反硝化脫硫菌代謝行為對H2S的內源削減機理》是依託浙江工商大學，由龍於洋擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：填埋場中反硝化脫硫菌代謝行為對H2S的內源削減機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龍於洋
• 依託單位：浙江工商大學

項目摘要

填埋場H2S惡臭擾民已成為危害人類健康與生態安全的重大環境問題，基於反硝化脫硫菌（NR-SOB）能利用硝酸鹽為電子受體、硫化物為電子供體進行代謝而影響H2S釋放的原理，本項目以填埋場為載體，將NR-SOB的代謝與H2S的源頭控制進行有機結合，深入開展填埋場內NR-SOB對H2S的內源削減行為及機理研究。首先通過同位素示蹤和電子流向解析，動態研究模擬填埋場反應器運行過程中的反硝化脫硫行為與H2S釋放的動態回響關係；隨後通過高通量測序、計算機檢索和選擇性培養，篩選模擬填埋場和實際填埋場內不同填埋齡垃圾樣品中優勢NR-SOB菌群，並解析其反硝化硫氧化代謝貢獻；最後通過界面分析，接種優勢NR-SOB模擬填埋場微環境下硫、氮電子供受體及各自專性代謝過程，研究填埋環境對NR-SOB調控行為及H2S同步削減機理。項目研究結果將豐富源頭削減填埋場H2S惡臭的技術，為完善生物反應器填埋理論體系提供依據。

結題摘要

填埋場H2S惡臭擾民已成為危害人類健康與生態安全的重大環境問題，基於反硝化脫硫菌（NR-SOB）能利用硝酸鹽為電子受體、硫化物為電子供體進行代謝而影響H2S釋放的原理，本項目以填埋場為載體，將NR-SOB的代謝與H2S的源頭控制進行有機結合，深入開展填埋場內NR-SOB對H2S的內源削減行為及機理研究。首先，動態跟蹤分析模擬填埋場內H2S的產排行為研究發現，填埋場內含硫有機物和/或無機物等H2S前驅體的氧化還原及遷移轉化行為受水氣調節影響差異顯著，從而影響H2S末端覆蓋層的釋放行為。相比較而言，準好氧比滲濾液回灌調節更明顯地改善了填埋場內H2S的釋放行為。氧氣的引入和滲濾液的回灌促進了硫酸鹽理論貢獻高達100%的還原，致使硫化物在填埋場內顯著蓄積，但並未提升H2S的釋放潛力。其次，水氣調節前後關鍵時間節點的模擬填埋場內微生物結構研究表明，不同水氣條件引起的環境變更對硫代謝微生物群落組成和分布有顯著的影響，且硝酸鹽的存在對填埋場內硫的轉化的影響不容忽視。與厭氧填埋場相比，氧氣的引入使得脫硫葉菌屬（Desulfobulbus）等SRB的相對豐度提升了近30倍，但假單胞菌屬（Pseudomonas）等NR-SOB則被削弱銳減至十分之一，硫酸鹽還原的提升和其代謝產物轉化的抑制致使硫化物明顯累積而左右H2S的釋放。最終，典型硫代謝微生物NR-SOB的批式培養研究進一步揭示，穩定的填埋場礦化垃圾中Thauera sp.和Paracoccus sp.等典型NR-SOB能在硝酸鹽存在的情況下將硫化物徹底氧化為硫酸鹽，同時使硝酸鹽還原形成N2釋放，有望降低填埋場內累積的硫化物轉化為H2S釋放的風險。項目研究結果豐富了源頭削減填埋場H2S惡臭的技術，為完善生物反應器填埋理論體系提供了依據。