甲烷~(13)C同位素比值表征溫度對(duì)甲烷生成途徑的影響

【摘要】：采用測(cè)試氣相碳同位素比值的方法比較了中溫厭氧降解和高溫厭氧降解過(guò)程中甲烷(CH4)生成途徑的差異,表征了生活垃圾厭氧消化過(guò)程CH4生成途徑的演變,并結(jié)合氣液相化學(xué)組分和產(chǎn)甲烷菌熒光原位雜交(FISH)分析對(duì)同位素表征結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.中溫(35℃)條件下,垃圾降解初期甲烷13C同位素比值(1δ3CH4)下降至-69.5‰,表明此階段CH4主要產(chǎn)生自CO2還原途徑;隨著垃圾降解進(jìn)入快速產(chǎn)CH4階段,δ13CH4值相應(yīng)迅速上升至-23.8‰,說(shuō)明乙酸發(fā)酵逐漸成為CH4生成的主要途徑,FISH實(shí)驗(yàn)結(jié)果也發(fā)現(xiàn)此階段以乙酸發(fā)酵型產(chǎn)甲烷菌Methanosarcinaceae為主;當(dāng)產(chǎn)CH4速率逐漸減小進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí),δ13CH4值迅速降低至-55‰后相對(duì)穩(wěn)定,說(shuō)明乙酸發(fā)酵途徑的比例減小,并且維持在較穩(wěn)定的水平.高溫(55℃)條件下,δ13CH4值始終維持在約-70‰,表明甲烷主要由CO2還原作用生成,在快速產(chǎn)CH4階段,乙酸氧化和CO2還原作用是CH4生成的重要途徑. 【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;Cemagref-HBAN parc
【關(guān)鍵詞】： 甲烷碳同位素比值 熒光原位雜交 生活垃圾 厭氧降解 乙酸發(fā)酵產(chǎn)甲烷途徑 CO還原產(chǎn)甲烷途徑
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50538080) 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(2003AA644020) 國(guó)家教育部科技技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(107122)
【分類號(hào)】：X705
【正文快照】： 生物質(zhì)厭氧消化處理可以實(shí)現(xiàn)甲烷氣能源的有效回收利用.厭氧消化工藝操作溫度通常為中溫(30~40℃)或高溫(50~60℃)[1~4].相對(duì)中溫反應(yīng)器而言,高溫條件下產(chǎn)甲烷(CH4)遲滯時(shí)間更短,反應(yīng)速率更快,產(chǎn)CH4量更高[5].但高溫厭氧工藝也存在運(yùn)行不穩(wěn)定,并且對(duì)環(huán)境條件的改變比中溫更敏

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