生活垃圾填埋场甲烷厌氧氧化过程发生机制及微生物作用机理研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    51508367
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    梅娟
  • 依托单位：
    苏州科技大学
  • 学科分类：
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Bio-oxidation of methane plays important roles on the control of released methane in landfill sites, and most relative biological technologies have been developed based on aerobic oxidation of methane. But much methane oxidation in various environments regarded as completed through aerobic oxidation of methane now has been approved to be carried out by anaerobic oxidation of methane(AOM). Recent researches have suggested AOM occurred within the closed landfill site and the nearby environment, but no further study about this is reported. This project is about anaerobic oxidation of methane progress within closed landfill sites, mainly including: measuring the rate of AOM in closed landfill and analyzing its influencing factors; identifying and analyzing the type of AOM within landfill sites and AOM-associated icroorganisms. Results of this project will be helpful to further recognize carbon circulation progress during waste anaerobic decomposing and find new way to reduce methane emission, and it is also advantageous for the development of pollution disposal technologies which are useful in anaerobic environment.
甲烷的生物氧化对控制和减少生活垃圾填埋场的甲烷排放有重要意义，现有的生物减排技术多是基于填埋场表层覆盖土的甲烷好氧氧化过程。已有研究表明，一些环境中原来被认为是通过好氧氧化消耗的甲烷实际是由微生物厌氧氧化过程消耗的。封场后的填埋场内部普遍存在缺氧区，也有研究表明在填埋场及其附近环境存在甲烷的厌氧氧化，但目前对填埋场内部甲烷厌氧氧化过程的研究很少。本项目采用放射性同位素示踪结合现代分子生物学等技术方法深入研究填埋场内部的甲烷厌氧氧化过程及其微生物机理。主要研究生活垃圾稳定化过程中的甲烷厌氧氧化速率，及其主要影响因素；论证填埋场内部甲烷厌氧氧化的生物途径，分析参与该过程的功能微生物种群结构；提出基于甲烷厌氧氧化的填埋场甲烷通量调控方法和途径。研究结果可以加深对填埋场碳循环过程和自然界甲烷厌氧氧化过程的理解和认识，为填埋场甲烷通量调控提供新方向，并有利于促进厌氧环境污染治理技术的发展。

结项摘要

甲烷的生物氧化对控制和减少生活垃圾填埋场的甲烷排放有重要意义，有研究表明在填埋场及其附近环境存在甲烷的厌氧氧化，但现有对填埋场内部甲烷厌氧氧化过程的研究很少。本项目采用实验室模拟填埋场环境，利用化学反应计量学结合现代分子生物学等技术方法，研究生活垃圾稳定化过程中的甲烷厌氧氧化速率和影响因素，判定填埋场内部甲烷厌氧氧化的生物途径，分析相关功能微生物的种群结构，促进对填埋场碳循环过程和甲烷厌氧氧化过程的理解和认识。.研究通过实验室模拟填埋场环境，证明了填埋场环境中厌氧甲烷氧化（AOM）过程的存在，测定了封场初期有机物的厌氧甲烷氧化率。通过关联填埋柱中渗滤液理化性质和厌氧甲烷氧化率的变化，分析了填埋场AOM过程的影响因素，环境中硫酸盐、硝酸盐和填埋气中甲烷浓度对AOM的正效应。通过向模拟填埋柱中通入填埋气研究了填埋场上层垃圾的甲烷厌氧氧化率时间变化特点，发现了底部填埋气对上层有机物降解过程的影响。.研究发现了利用渗滤液接种培养填埋场环境的甲烷氧化微生物的方法，能有效富集甲烷氧化微生物，培养液的厌氧甲烷氧化速率达到5.24 mol mL-1d-1，相关方法已申请专利。利用宏基因测序和16S rRNA基因序列分析揭示了填埋场环境中的甲烷氧化相关菌群，发现Moheibacter和Cupriavidus是厌氧氧化中最主要的种群，还检测到了好氧甲烷氧化菌Methylocaldum和Methylocystis。相关结果已发表论文1篇。.化学计量学分析的结果表明填埋场环境AOM机理的复杂性，存在SAOM、DAOM和高价金属离子耦合AOM多种途径，还有可能包括好氧甲烷氧化菌参与。好氧甲烷氧化菌在填埋场中的作用需要进一步研究。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Bio-oxidation of Escape Methane from Landfill Using Leachate-Modified Aged Refuse
利用渗滤液改性老化垃圾对垃圾填埋场逸出甲烷进行生物氧化
  • DOI：
    10.1007/s13369-015-1966-5
  • 发表时间：
    2016-07
  • 期刊：
    ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Mei Juan;Zhen Guangyin;Zhao Youcai;Zhen Guangyin
  • 通讯作者：
    Zhen Guangyin
Methane-oxidizing microorganisms’ properties in landfill
垃圾填埋场中甲烷氧化微生物的特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Polish Journal of Environmental Studies
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Juan Mei;Yining Wu;Feiyue Qian;Chongjun Chen;Yaoliang Shen;Youcai Zhao
  • 通讯作者：
    Youcai Zhao
A comprehensive comparison of five different carbon-based cathode materials in CO2 electromethanogenesis: Long-term performance, cell-electrode contact behaviors and extracellular electron transfer pathways
五种不同碳基阴极材料在CO2电产甲烷中的综合比较：长期性能、细胞-电极接触行为和细胞外电子传递途径
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2018.06.101
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Bioresource Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zhen Guangyin;Zheng Shaojuan;Lu Xueqin;Zhu Xuefeng;Zhen Guangyin;Lu Xueqin;Li Yu-You;Mei Juan;Kobayashi Takuro;Xu Kaiqin;Zhao Youcai;Lu XQ
  • 通讯作者：
    Lu XQ
甲烷厌氧氧化机理及其应用研究进展
  • DOI：
    10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.04.029
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    生态科学
  • 影响因子：
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  • 作者：
    吴忆宁;梅娟;沈耀良
  • 通讯作者：
    沈耀良

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其他文献

基于演化历史信息的自变异协同量子行为粒子群优化算法
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    电子学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    赵吉;傅毅;梅娟
  • 通讯作者：
    梅娟
竞争平台的移动数据业务定价研究
  • DOI：
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  • 期刊：
    图书情报工作
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  • 作者：
    梅娟;张千帆
  • 通讯作者：
    张千帆
基于图聚类和序列信息的蛋白质远同源性探测
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 作者：
    梅娟;赵吉;傅毅
  • 通讯作者：
    傅毅
移动商务商业模式分析、评价与选择研究
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    科技管理研究
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  • 作者：
    张千帆;梅娟
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    梅娟

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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