錳礦石人工濕地甲烷消減及碳的歸趨途徑研究.pdf

1、隨著全球溫室效應逐步加強，控制溫室氣體的排放已成為21世紀全人類所面臨的最首要的任務之一。甲烷作為僅次于CO2的第二大溫室氣體，對全球氣候變化的影響達30％。地球上最大的甲烷自然排放源是濕地，由于底層供氧不足，濕地常處于厭氧或缺氧狀態(tài)，有機物在產甲烷菌的作用下產生大量甲烷氣體。因此濕地甲烷的消減逐漸引起科學界的高度關注。本實驗基于人工濕地特殊的供氧環(huán)境，引入天然錳礦石作為濕地填料，研究了高價錳礦物對濕地系統(tǒng)甲烷排放量的消減效果，探索錳礦

2、物驅動的濕地甲烷消減機理，為濕地系統(tǒng)甲烷減排提供新的方法和理論指導。
　　本實驗主要研究了在乙酸鈉和葡萄糖兩種碳源下，分別以錳礦石和礫石為填料的人工濕地污染物去除效果和甲烷消減效果，對比分析了人工濕地系統(tǒng)微生物的多樣性及種群結構，并開展了濕地系統(tǒng)碳的歸趨途徑研究，明確濕地內部碳的分布及流向。實驗得到的主要結論如下：
　?、賰煞N碳源下，錳礦石填料和礫石填料人工濕地系統(tǒng)對COD都有較好的去除效果，穩(wěn)定運行后去除率都能保持在70～

3、90%；NH4+-N的去除效果不太理想，平均去除率在20～40%。碳源的不同對于錳礦石和礫石填料濕地在COD和NH4+-N的去除效果方面影響不大，就其中某一種碳源（乙酸鈉或葡萄糖）的情況而言，以錳礦石為基質填料的人工濕地系統(tǒng)對于污水中碳氮的去除效果明顯優(yōu)于以礫石為基質填料的濕地系統(tǒng)。
　?、谠谝宜徕c為碳源時，錳礦石和礫石填料人工濕地系統(tǒng)單個周期內（以5天計）甲烷的排放量分別為24.92±15.72mg和146.61±39.58mg

4、，錳礦組甲烷氣體的排放量與礫石組相比減少了80%以上。以葡萄糖為碳源時，濕地系統(tǒng)測得的甲烷排放量為乙酸碳源時候的2～3倍，但錳礦組產生的甲烷量仍遠遠小于礫石組，實驗期間測得平均排放量僅占礫石組的26.58%。總體來講，在兩種碳源下，錳礦石填料人工濕地系統(tǒng)對于甲烷的排放的均有明顯的消減效果，相對礫石填料濕地甲烷的排放量可減少70～90%。
　?、蹆煞N碳源下，錳礦石填料和礫石填料人工濕地系統(tǒng)所包含的微生物物種（門水平）較為相似，優(yōu)勢菌

5、門都為變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和綠彎菌門（Chloroflexi），但細菌種類（屬水平）的差異較大。兩種碳源下，均存在產甲烷菌和其他與污染物去除有關的細菌，其中，錳礦組濕地內部檢測到豐度較高的異化金屬還原菌，而礫石組則未檢測到該類菌屬，可以推測錳礦石濕地由于異化金屬還原菌和產甲烷菌的底物競爭作用抑制了產甲烷菌的產甲烷過程，從而減少了甲烷的排放。
　?、茉谶M水碳源相同的情況下，