从乡间堆肥入手重建循环经济

堆肥是一门既传统又现代的学科,堆肥的目的就是通过一系列科学的工艺步骤,把各种各样的有机废弃物分解转化成为一种稳定的、无害化的适合于土壤培肥的有机肥产品. 堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥.好氧堆肥指在有氧气情况下有机物料的分解过程,其代谢产物主要是二氧化碳、水和热;而厌氧堆肥则是在无氧气条件下有机物料的分解,厌氧分解最后...     

微生物在有机固废堆肥中的作用与应用

好氧堆肥是实现有机固体废弃物资源化利用的主流处理方式.堆肥腐熟是一个由微生物主导的生理生化过程,堆料通过微生物发酵实现矿质化、腐殖化和无害化,转变成腐熟的有机肥.传统的好氧堆肥存在发酵周期长、养分损失、恶臭及温室气体排放等不足.在堆肥过程中添加微生物是弥补传统好氧堆肥缺陷、提高堆肥品质和功效的有效方法.近年来,国内外在...     

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。     

有机物料发酵流体和堆肥对苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生物量的影响

为探讨不同有机物料的发酵流体(厌氧发酵产物)和堆肥(有氧发酵产物)对苹果连作土壤环境的影响,以盆栽平邑甜茶幼苗为试验材料,分别设置猪粪+秸秆、鸡粪+秸秆、羊粪+秸秆、猪粪+鸡粪+羊粪+秸秆4个不同有机物料组合并进行厌氧发酵和有氧发酵,并将发酵产物分别施入连作土中,研究其对平邑甜茶幼苗生物量、连作土壤中微生物、土壤酶活性、土壤酚酸等的影响。结果表明:与有机物料堆肥相比,各有机物料发酵流体处理的平邑甜茶幼苗干重、鲜重较高,其中猪粪发酵流体处理显著提高了幼苗干、鲜重,7月份为对照的1.57、1.26倍,9月份为CK的1.55、1.86倍;两类发酵产物均增加了土壤微生物的数量,且发酵流体处理显著增加了土壤中细菌和放线菌的数量,其中羊粪发酵流体效果最明显,分别为CK的2.95倍和2.37倍,在堆肥处理中,真菌数量显著增高;两类发酵产物也影响了土壤中酚酸总量,表现为猪粪、鸡粪发酵流体和猪粪堆肥处理含量下降,至9月份分别下降到CK的0.45、0.39倍和0.36倍。     

氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响

【背景】偶氮染料及其中间产物具有一定的环境毒性,利用混合菌群降解偶氮染料是一种环境友好型方法,但降解过程中氧气的存在起到至关重要的作用,可以促进或抑制偶氮染料的微生物降解作用。【目的】探讨氧气对偶氮染料微生物脱色液的影响,分析氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响。【方法】利用混合菌群DDMY1在3种培养条件(好氧、厌氧、兼氧)下,对7种偶氮染料进行脱色降解,探讨偶氮染料脱色液对氧气的响应情况,利用紫外可见分光光度法(ultraviolet visible spectrophotometry,UV-vis)和傅里叶变换红外光谱法(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对脱色产物进行分析。【结果】在兼氧和厌氧条件下反应48 h后的染料脱色液,与氧气充分接触后,部分偶氮染料微生物脱色液发生较为明显的复色现象,如活性黑5、直接黑38;UV-vis分析结果表明,这种复色现象是由于脱色液与氧气接触之后产生新物质所致;FTIR分析结果表明,混合菌群对发生复色反应的偶氮染料仍然具有一定脱色降解效果,但是脱色尚不够完全。【结论】兼氧和厌氧条件下,氧气对部分偶氮染料微生物脱色液具有较为明显的影响,从而影响混合菌群对偶氮染料的整体脱色效果,这可为今后研究偶氮染料彻底生物降解提供理论基础。     

有机垃圾发酵过程中的微生物研究

采用最大概率法和平板计数法[1] 测定城市有机垃圾堆肥过程中主要微生物类群的变化。实验表明 :中、高温好氧细菌在前 7d呈上升趋势 ,在第 7d达其最大值为 1.32× 10 13 /g干垃圾 ;随后 ,其数量随着氧含量的降低而逐渐下降。厌氧菌在前 10d呈上升趋势 ,到第 10d达到最大值 7.5 1× 10 5/ g干垃圾 ;随后随着营养物质的减少而减少。停止通气后 ,好氧菌中的兼性厌氧菌逐渐增多 ,严格好氧菌逐渐减少 ;厌氧菌中的兼性厌氧菌逐渐减少 ,而严格厌氧菌逐渐增多。高温放线菌 ,中温好、厌氧纤维素菌和高温好氧纤维素菌在发酵的前 4d均呈上升趋势 ,随即逐渐下降。中温放线菌和真菌只在发酵之初存在 ,其数量随着温度的上升和氧含量的下降而迅速下降至零。高温厌氧纤维素菌的数量一直在慢慢上升     

共表达甘油脱氢酶和二羟丙酮激酶对大肠杆菌生长及甘油代谢的影响

考察共表达甘油脱氢酶(GldA)和二羟丙酮激酶(DhaKLM)对大肠杆菌生长及甘油代谢的影响。结果表明:在好氧条件下,共表达甘油脱氢酶及二羟丙酮激酶可以提高大肠杆菌利用甘油合成菌体的效率,利用等量的甘油,重组菌最高菌密度比对照菌提高了70%,细胞干质量为3.54 g(以每升发酵液计)。在厌氧条件下,仅共表达甘油脱氢酶并不能促进大肠杆菌的甘油代谢,而同时共表达甘油脱氢酶和二羟丙酮激酶可以明显提高大肠杆菌代谢甘油的能力,每克菌体消耗的甘油量提高了42%,每克干细胞中达11.08 g,代谢产物组成也发生显著变化,乙酸成为主要产物。这说明共表达gldA及dhaKLM基因能有效促进大肠杆菌好氧利用甘油生长及厌氧甘油代谢的能力。     

猪粪好氧堆制不同阶段氧气含量变化特征

研究了不同堆肥阶段氧气浓度和耗氧速率的变化特征．结果表明,不同堆肥阶段通风补充氧气所需的时间很短,各阶段通风后氧气浓度都恢复到17％以上．堆肥升温阶段、高温阶段初期耗氧速率高,达900μl·L^-1·s^-1以上;随着堆肥的进行,耗氧速率逐渐降低,经过5～7d的持续高温期后,耗氧速率下降到100μl·L^-1·s^-1以下,堆肥基本腐熟．根据耗氧堆肥的氧气动态变化特征,提出了相应的通风策略．     

小叶章生态系统根际土壤微生物及CO2、CH4、N2O动态

研究了培养 4 5 d的小叶章根际土壤微生物和二氧化碳 ,甲烷及氧化亚氮产生与消耗之间的关系。结果表明好氧微生物与厌氧微生物的空间分布与甲烷 ,二氧化碳及氧化亚氮的产生和氧化有着密切的关系。好氧微生物与甲烷产生呈负相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈正相关关系。厌氧微生物与甲烷的产生呈正相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈负相关关系     

堆肥调控作物根际微生物组抑制植物病害的研究进展

我国有机废弃物总量大、养分储量高,是提高农田生态系统服务功能的重要资源。好氧发酵能够较容易地实现有机废弃物处理与资源化转化,发酵产物堆肥常对多种植物病害具有抑制作用。回顾了近年来堆肥抑病方面的研究进展,重点关注堆肥对根际微生物组结构和功能的调控作用及潜在调控途径,探讨了堆肥微生物组与土壤和根际微生物组的差异,堆肥对土壤物理生物化学特性的影响及生物非生物环境因子对根际微生物组的影响,旨为“堆肥-土壤-植物根际微生物组”互作系统提供初步认识。     

验证血红蛋白特性的一个小实验

作者在讲人体解剖生理学血循环器官一章中“红血球和氧的运送”一节时,会试着把氧气和二氧化碳先后通入新鲜的鸡血里,满意的验证了血红蛋白的特性在教学的效果上是很好的。现在我把这个小实验介绍一下:先把血的抗凝剂柠檬酸钠溶液放在烧杯里,然后注入新鲜鸡血搅拌使它不凝固。同时,准备好制取氧气和二氧化碳的全套装置备用(氧可在试管中制取用氯酸钾和二氧化锰加热即可。二氧化碳在瓶中制取,用大理石加盐酸即可)。在讲到当血经肺泡毛细血管时,在氧气多的情况下,血红蛋白即与氧结合与二氧化碳分离,形成鲜血的动脉血。这时即将制出的氧气用玻璃管通入血中(或事先制好氧气贮于瓶中用时用排水取气法用管通入血中     

有机固体废弃物堆肥的物质变化及腐熟度评价

堆肥是资源化处理有机固体废弃物的有效途径之一．有机固体废弃物的种类繁多,物科的性质差异很大,另外,由于堆肥条件的不同,也会引起堆肥的物质变化有很大差异．堆肥的稳定度和腐熟度是衡量堆肥产品质量的尺度,其评价对于安全农用有着重要意义．稳定度则重于堆肥施用对周围环境的影响,而腐熟度则重于堆肥施用对植物生长的影响,它们受堆肥物料,堆肥条件等诸多因素的综合影响,其评价指标因而多种多样．堆肥稳定度主要从堆肥的温度、颜色、CO2是最为简便的稳定度评价指标,当其趋于环境温度时,表明堆肥达到稳定．堆肥腐熟度的评价指标很多,包括化学指标、生物活性指标以及植物毒性指标3类,其中种子发芽系数作为植物毒性指标被认为是最可靠的评价指标之一。     

柠檬酸工业生产信息

柠檬酸是生物细胞正常好氧代谢中的重要产物之一,研究历史已有40多年。至今工业生产仍沿用真菌发酵,发酵方式由固体过渡至液体深层发酵。现代生物工程已发展到应用固相细胞制成循环使用的细胞反应器。(一) 柠檬酸生物合成的特点柠檬酸是正常好氧代谢产物,采用改良的黑曲霉     

外接堆肥微生物在餐厨废弃物好氧堆肥中的应用

微生物是堆肥过程的主要驱动力,其群落在堆肥过程中不断演替,进而影响好氧发酵进程和堆肥的品质。大量研究表明：接种外源微生物可促进堆肥进程,加快有机物分解和堆肥腐熟,消解抗生素等有害物质等作用。餐厨废弃物油脂、盐、水含量高和易酸化等问题会影响好氧发酵过程中微生物的活动。通过特定样品的富集驯化、选择性培养,并结合先进的分子生物学技术,筛选具有不同降解功能的菌株,并以此为基础构建的微生物菌剂能够一定程度上克服餐厨废弃物用于好氧堆肥的限制性问题。主要阐述了餐厨废弃物好氧发酵过程中微生物菌群的演替规律,构建微生物菌剂的菌种类型及功能和不同菌剂对好氧发酵的作用及潜在影响机制,以期能够为相关微生物强化技术的研发提供一些参考。     

好氧反硝化细菌碳氮代谢特点及途径的研究进展

好氧反硝化作用的发现打破了反硝化只能在严格厌氧条件下进行的传统认知,为生物脱氮提供了一条新的途径,已成为近些年的研究热点。碳源可为好氧反硝化过程提供能量和电子供体,其代谢难易程度直接影响着好氧反硝化细菌的脱氮效率,因此有必要明确碳源在好氧反硝化脱氮过程中的代谢机理。基于此,本文阐述了好氧反硝化细菌的种类及其对硝态氮与亚硝态氮的代谢途径;系统分析了不同好氧反硝化细菌对碳氮源代谢的差异与代谢机理;综合分析了碳代谢差异对好氧反硝化脱氮过程的影响,并对未来的研究方向进行了展望,旨在深入理解好氧反硝化细菌同时去除碳氮的机理,为提高废水生物脱氮除碳效率提供理论依据。     

不同有机物料的蚯蚓堆肥及可溶性有机物的三维荧光光谱特征

研究了牛粪、茶渣、药渣和菌渣等有机物料的不同复配比例的蚯蚓生长状况,筛选出适合蚯蚓生长的最佳物料配比,并进一步分析了这些适合蚯蚓生长的物料配比处理的养分含量和三维荧光光谱特征的动态变化.结果表明： 牛粪与药渣、牛粪与茶渣的不同配比物料中的蚯蚓生长情况均较好,而有菌渣复配的物料的蚯蚓生长情况较差;随着堆肥时间的增加,堆肥的pH逐步趋向中性和弱酸性,堆肥的电导率、全氮、全磷、速效氮和速效磷含量逐渐增加,全钾和速效钾呈现出先增加后降低的趋势,而堆肥的有机质含量逐渐减小;三维荧光光谱特征和荧光区域指数结果表明,随堆肥时间增加,可溶性有机物(DOM)中的类蛋白峰逐渐减弱,而类腐殖质峰逐渐增强.蚯蚓堆肥改变了有机废弃物的DOM组成,生成了大量类胡敏酸和类富里酸物质, 性质逐渐趋于稳定.因此,有机废弃物蚯蚓堆肥中DOM物质含量变化可作为蚯蚓堆肥成熟度的评估指标.     

碳源对重组大肠杆菌两阶段发酵产丁二酸的影响

研究了在好氧培养基中分别添加不同碳源对两阶段发酵菌体生长、酶活及代谢产物分布的影响,结果表明添加4mmol/L葡萄糖和12,54,80mmol/L乙酸钠均可以提高好氧阶段的菌体密度和相关酶活。将不同条件下培养的菌体转接厌氧发酵后,厌氧阶段的酶活和代谢产物分布也发生改变。进一步对酶活及代谢产物分析表明：Escherichia coli NZN111(sfcA)厌氧发酵过程中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)是产丁二酸的关键酶,丙酮酸激酶(PYK)主要和副产物丙酮酸的积累有关,异柠檬酸裂解酶(ICL)对丁二酸产量也有一定影响。好氧培养基中添加80mmol/L乙酸钠,厌氧发酵结束时丁二酸的质量收率可达89.0%,相比对照提高了16.6%。     

为什么剧烈运动后肌肉有酸痛感?

答当我们在各种剧烈运动之后,身体的骨胳肌会产生一种酸痛感,几天后酸痛便消失。我们知道,人必需不断从外界环境中摄取氧气,将体内有机物质分解为二氧化碳和水等彻底的氧化产物,释放大量的能量,供各项生理活动利用。在剧烈运动时,全身骨胳肌特别是下肢肌收缩活动加强,急需大量能量供给,这时呼吸频率、心率逐渐加快,血液循环加速,而且体内大部分血液被输送到运动系统,尽管如此,仍然不能满足体内糖类完全氧化所需的氧气     

陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理

陆地生态系统存在许多常年性或季节性缺氧环境,如:湿地、水稻土、湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。每年有大量有机物质进入这些环境,在缺氧条件下发生厌氧分解。甲烷是有机质厌氧分解的最终产物。产生的甲烷气体可通过缺氧-有氧界面释放到大气,产生温室效应,是重要的温室气体。产甲烷过程是缺氧环境中有机质分解的核心环节,而甲烷氧化是缺氧-有氧界面的重要微生物过程。甲烷的产生和氧化过程共同调控大气甲烷浓度,是全球碳循环不可分割的组成部分。对陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理研究进展进行了概要回顾和综述。主要内容包括:新型产甲烷古菌即第六和第七目产甲烷古菌和嗜冷嗜酸产甲烷古菌的发现;短链脂肪酸中间产物互营氧化过程与直接种间电子传递机制;新型甲烷氧化菌包括厌氧甲烷氧化菌和疣微菌属好氧甲烷氧化菌的发现;甲烷氧化菌生理生态与环境适应的新机制。这些研究进展显著拓展了人们对陆地生态系统甲烷产生和氧化机理的认识和理解。随着新一代土壤微生物研究技术的发展与应用,甲烷产生和氧化微生物研究领域将面临更多机遇和挑战,对未来发展趋势做了展望。     

珊瑚砂改良为目的的离岸岛礁有机固废处理策略研究

针对我国南海核心区域人工扩建的珊瑚砂离岸岛礁, 通过实地调查与珊瑚砂取样分析, 指出岛礁有机固体废弃物增多且缺乏相应的管理, 珊瑚砂土壤质地较差、营养元素匮乏, 人工岛礁环境承载力不足问题日益凸显。从当前岛礁垃圾管理现状入手, 分析了岛礁有机固体废弃物的组成、危害; 在遵循经济、高效、可持续发展原则的基础上, 综合考虑新型珊瑚砂土壤的理化性质, 结合国内外岛屿垃圾管理研究现状以及现有的有机固体废弃物处理方法, 提出好氧堆肥并就近利用堆肥产物对珊瑚砂土壤进行调质改良是一种绿色、经济且有巨大工程应用潜力的离岸岛礁有机固体废弃物处理途径。