纳米铁氧化物对Pelotomaculum schinkii培养系丙酸厌氧降解产甲烷的影响

微生物能利用导电材料进行电子传递,提高种间电子传递效率。铁基纳米导电物质可以加速土壤及厌氧消化系统中微生物间的种间电子传递,促进有机废弃物的产甲烷过程。前期获得了厌氧丙酸富集培养系,互营丙酸氧化菌(Pelotomaculum schinkii)在培养系中占优势,本研究考察了10~4000 mg/L纳米铁氧化物对丙酸降解产甲烷过程的作用及微生物的影响。结果表明,低浓度的铁基纳米材料对丙酸降解有一定的促进作用,而高浓度会抑制产甲烷。10~1000 mg/L纳米Fe_(3)O_(4)对产甲烷无明显影响,1500~4000 mg/L最大产甲烷速率抑制了26%~80%,延滞期增加了174%~222%;10~200 mg/L纳米Fe_(2)O_(3)使最大产甲烷速率提高了21%~29%,1500~4000 mg/L最大产甲烷速率抑制了48%~58%,延滞期增加了29%~85%。微生物群落解析结果表明,与对照相比,10~1000 mg/L纳米Fe_(2)O_(3)使P.schinkii相对丰度略有增加,而4000 mg/L纳米Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)使P.schinkii的相对丰度下降了70.7%和55.9%,说明高浓度纳米铁氧化物会抑制P.schinkii的活性,导致丙酸降解及产甲烷速率降低。

铁基纳米材料对苯甲酸降解菌Sporotomaculum syntrophicum与产甲烷菌Methanospirillum hungatei的厌氧互营体系降解苯甲酸的影响

为探究铁基纳米材料在苯甲酸厌氧互营代谢过程中的作用,以厚壁菌门的厌氧互营苯甲酸降解菌Sporotomaculum syntrophicum与产甲烷菌Methanospirillum hungatei的共培养体系为研究对象,考察投加铁基纳米颗粒四氧化三铁(Fe_(3)O_(4)NPs)和三氧化二铁(Fe_(2)O_(3)NPs)对苯甲酸厌氧降解转化甲烷的影响。结果表明:10~500 mg·L^(−1)的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对苯甲酸降解速率及产甲烷量没有显著影响;而高浓度的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒对苯甲酸降解及产甲烷速率产生了明显的抑制作用,当添加Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的质量浓度为600、800、1000 mg·L^(−1)时,第15天的产甲烷量分别减少了24.29%、44.13%和61.54%。低浓度和高浓度的Fe_(2)O_(3)纳米颗粒对苯甲酸的降解及甲烷的产生均无影响。质量浓度为10~1000 mg·L^(−1)的Fe_(3)O_(4)NPs和Fe_(2)O_(3)NPs均不能促进S.syntrophicum与M.hungatei共培养体系的种间电子传递过程。本研究结果可为导电材料强化厌氧纯菌降解苯甲酸,以及利用导电材料强化苯甲酸废水及木质纤维素类固体废弃物的处理提供参考。

不同抑制剂对乙酸降解产甲烷及产甲烷菌群结构的影响

【目的】研究不同温度条件下的石油烃降解产甲烷菌系中是否存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径。【方法】以3个不同温度条件的正十六烷烃降解产甲烷菌系Y15(15℃)、M82(35℃)和SK(55℃)作为接种物,通过乙酸喂养实验、并添加乙酸营养型产甲烷古菌的选择性抑制剂NH4Cl和CH3F,结合末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文库技术,分析乙酸产甲烷潜力及产甲烷古菌群落的演替趋势,推测产甲烷代谢途径的变化趋势。【结果】无论是否添加NH4Cl和CH3F,这3个菌系都可以利用乙酸生长并产生甲烷,但是添加NH4Cl和CH3F后产甲烷延滞期增加,最大比甲烷增长速率降低;只添加乙酸后,3个不同温度的菌系的古菌群落主要由乙酸营养型产甲烷古菌甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)组成,其丰度分别为92.8±1.4%、97.3±2.4%和82.8±9.0%;当添加选择性抑制剂NH4Cl,3个菌系中的Methanosaeta的丰度分别变为98.5±0.7%、87.4±4.8%和6.1±8.6%,中温菌系M82中氢营养型产甲烷古菌甲烷袋装菌属(Methanoculleus)的相对丰度增加到12.6±4.0%,高温菌系SK中另一类氢营养型产甲烷古菌甲烷热杆菌属(Methanothermobacter)增至84.3±1.5%;当添加选择性抑制剂CH3F,Methanosaeta丰度分别降至77.1±14.5%,86.4±6.1%和35.8±7.8%,低温菌系Y15中的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)增高(15.7±21%),这类产甲烷古菌具有多种产甲烷代谢途径,M82中Methanoculleus丰度上升到13.6±13.1%,SK中Methanothermobacter丰度增大到48.5±11.2%。【结论】在低温条件下,菌系Y15可能主要通过乙酸裂解完成产甲烷代谢,在中高温条件下,菌系M82和SK中可能存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径,并且甲烷的产生分别通过不同种群的氢营养型产甲烷古菌来完成。