微生物响应PBAT-PLA生物降解膜袋工业需氧堆肥降解机制

塑料污染已对全球环境造成严重威胁,生物降解塑料的推广使用及其工业堆肥是治理塑料污染的有效途径之一。该研究根据GB/T 19277.1—2011,在(58±2)℃的特殊高温条件下,对PBAT-PLA生物降解膜袋进行有氧堆肥降解,并选择微晶纤维素作为对照。通过对堆肥中的微生物进行16S/18S高通量测序,分析降解过程中细菌/真菌的群落种类和数量变化,包括物种多样性、物种组成、物种差异分析、样本比较分析,并结合扫描电镜下的微观形貌,深入探寻可降解塑料膜袋在工业需氧堆肥过程中的微生物响应降解机制。结果表明:微晶纤维素和生物降解膜袋在降解活跃期(第140天取样),其所在堆肥中大量存在的优势菌属为Sphaerobacter(球杆菌属,放线菌纲),分别占比20.25%和39.44%。与同样条件下不含降解材料的对照组堆肥相比,微晶纤维素/生物降解膜袋工业需氧堆肥降解过程中显著增长的4种菌属中有3种属于放线菌,说明放线菌对聚酯物的解聚以及纤维素的降解具有积极的作用。试验结果也表明了聚酯和纤维素的完整生物降解过程不依赖单一菌种,而是微生物协同作用的结果。

塑料降解测试中塑料混合物湿度的变化规律

通过对比塑料混合物各组分湿度测量方法,以不破坏塑料混合物且测量结果原理上相对准确的干燥称重法为基础,结合GB/T 19277.1—2011的测试方法,设计了塑料混合物湿度的测量方案。结果表明,与常规的烘干称重法获得的塑料混合物测量的质量湿度差距在3%~5%之间,质量湿度达到9%左右就很难再进行快速变化;塑料混合物湿度变化过程具有常速率、减速率和残余3个阶段,使用Boltzmann函数能够较好地拟合出塑料混合物湿度变化的常速率与减速率阶段的变化趋势;按需补水更有利于需氧生物降解活动的进行,更符合国标对塑料需氧生物降解测试的要求;根据3种气体流量下塑料混合物水分质量散失变化曲线,得到了任意气体流量下的水分质量散失变化曲线计算方法。

DMS与BDO酯交换法制备PBS的聚合工艺探索

以DMS和BDO为原料,采用酯交换法制备了高分子量的PBS,研究了制备PBS的最佳工艺条件和最佳工艺的物料性能。采用吹膜及注塑工艺制备了PBS薄膜和样条,得到最佳工艺的样条性能。

TRIZ理论概述及污泥堆肥技术发展方向

介绍了TRIZl理论的起源与主要内容;对中国污泥堆肥技术系统所处进化阶段进行了分析;以SACT污泥堆肥系统为例,在系统、子系统、设备等层面进行了系统功能分析,得到完整功能分析模型,并论述了污泥堆肥系统的创新方法,认为创新方向应指向协同化、网络化、智能化、空间化、模块化、标准化。SACT堆肥系统采用TRIZ理论进行技术优化,可简化思路,提高效率,为工业化堆肥时代的全面到来提供了技术支持。

PBAT‒PLA膜袋受控需氧堆肥条件下的降解研究

目的通过对广泛使用的PBAT–PLA生物降解膜袋在受控需氧堆肥条件下的降解机制研究,为生物降解塑料的大规模推广提供重要理论基础。方法根据GB/T 19277.1—2011,在(58±2)℃需氧条件下,对PBAT–PLA膜袋进行为期160 d的生物降解测试(即工业堆肥),并以常见的可降解材料微晶纤维素作为参比样品。对降解前后的材料进行红外、扫描电镜、能谱分析,并结合其所在堆肥样本的脂肪酶活性,从多角度探寻降解机制。结果PBAT–PLA膜袋与微晶纤维素所在的堆肥脂肪酶活性都达到空白堆肥的3倍以上。红外显示由微晶纤维素水分子吸附、糖环打开、基团氧化形成的吸收峰加强,PBAT–PLA膜袋中的酯键峰明显减弱;扫描电镜发现降解的PBAT–PLA膜袋表面覆盖了微生物膜;能谱分析发现,碳元素大幅减少,氧元素增加。结论微生物在PBAT–PLA膜袋表面生长形成生物膜,分泌大量脂肪酶,水解PBAT–PLA的酯键,使聚合物降解为不同链长的中间体或小分子,同时伴随着氧化,随后被作为碳源,在相关微生物体内被代谢利用,形成最终产物。

多种检测方法鉴别真伪可生物降解塑料制品

为鉴别真伪可生物降解塑料制品,本文利用傅里叶红外光谱技术、热裂解-气相色谱串联质谱技术、受控工业堆肥技术,对7种塑料样品进行真伪可生物降解塑料鉴别。红外光谱技术结合热裂解-气相色谱串联质谱技术分析,可准确地鉴别共混塑料制品主要组成成分,但无法确定样品是否为可生物降解塑料。通过受控堆肥技术进一步分析了样品的生物降解率,结合ISO 14855-1:2012的要求,对样品是否属于可生物降解塑料制品进行了判定。本研究可为真伪可生物降解塑料制品的鉴别提供技术支撑,对可生物降解塑料产业的健康发展具有一定的促进作用。

畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥过程中微生物群演替及其与环境因子的关系

为了解畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥中微生物群落的变化,本研究以猪粪、桃树枝和腐熟有机肥为堆肥原料进行堆肥,通过测定理化指标和利用高通量测序技术,分析了堆肥中理化参数的变化和堆肥微生物群落结构变化.理化参数结果表明,堆体于第2 d快速进入高温期,整个高温期持续30 d;堆肥过程中有机质含量呈波动性变化,但总体下降;堆肥结束时TN含量为20.58 g·kg^-1,与堆肥初期相比损失了5.90%.α多样性分析表明,不同好氧堆肥时期具有不同的微生物群落多样性.在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)在整个堆肥过程中占主导地位,其相对丰度所占比例分别为79.31%~95.09%和2.98%~19.70%;此外,在堆肥初期,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)相对丰度分别为87.36%和9.66%,在堆肥末期,两者的相对丰度分别为79.38%和19.70%;在细菌属水平上,随着堆肥的进行,优势类群从Clostridiumsensustricto1、Terrisporobacter和Bacillus演变为norankfBacillaceae、Bacillus、Oceanbacillus和Pseudogracilibacillus;在真菌门水平上,Ascomycota始终为优势门类;在真菌属水平上,norankcSordariomycetes的比例逐渐增加,在堆肥末期成为优势类群.冗余分析结果显示,环境因子对细菌和真菌群落结构影响相关性排序均为pH>铵态氮>温度>TOC>TN,其中pH对微生物群落组成影响最大.norankcSordariomycetes、norankoSordariales和norankcAgaricomycetes可能与铵态氮的挥发有关.