厌氧系统中产甲烷微生态对酸和氨胁迫的响应机制研究

在易降解生物质废物的厌氧消化过程中，甲烷化过程易受高浓度有机酸和氨的胁迫，导致厌氧消化过程不稳定、甲烷化效率降低等问题。本书利用稳定碳同位素示踪技术，结合使用特异性甲烷化抑制剂的方法分析甲烷化代谢途径，探究了酸胁迫和氨胁迫下嗜乙酸产甲烷微生态的演变规律，探索和驯化对氨胁迫下微生态的影响及促进甲烷化代谢的效果。

总序
论丛前言
前言
缩写词对照表
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 易降解生物质废物的产生与特性
1.1.2 易降解生物质废物的厌氧消化技术
1.1.3 易降解生物质废物厌氧消化中的酸和氨抑制问题
1.2 厌氧系统中产甲烷微生态对胁迫的响应机制
1.2.1 厌氧消化系统中的代谢流网络
1.2.2 厌氧系统的产甲烷微生态
1.2.3 产甲烷微生态的关键影响因子
1.2.4 甲烷化中心理论
1.2.5 甲烷化中心微生物过程机理的不确定性
1.3 产甲烷微生态响应机制的研究方法
1.3.1 甲烷化代谢途径的研究方法
1.3.2 微生物种群结构和功能形态的研究方法
1.4 研究目的和研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究目的
1.4.3 研究内容
1.4.4 关键技术问题
1.4.5 技术路线图
第2章 研究方法与技术
2.1 实验装置与实验设计
2.1.1 接种污泥
2.1.2 反应器设置
2.2 物理化学指标测试
2.2.1 气相
2.2.2 液相
2.2.3 固相
2.3 代谢途径分析
2.4 微生物的分子生物学分析
2.4.1 DNA提取及检测
2.4.2 PCR―ARISA
2.4.3 qPCR
2.4.4 FISH
2.4.5 UNA―SIP
2.4.6 焦磷酸测序
2.5 数据分析与计算方法
2.5.1 Gompertz模型分析甲烷产生过程
2.5.2 游离氨浓度的计算
2.5.3 天然稳定碳同位素指纹识别产甲烷途径的方法
第3章 低pH对酸胁迫下厌氧产甲烷微生态的影响
3.1 概述
3.2 实验材料与方法
3.2.1 接种污泥
3.2.2 反应器设置与操作
3.2.3 测试指标与方法
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 乙酸的厌氧甲烷化过程
3.3.2 低pH下游离态乙酸形成的胁迫
3.3.3 甲烷化代谢途径分析
3.3.4 共生乙酸氧化细菌的丰度
3.4 小结
第4章 乙酸浓度对酸胁迫下厌氧产甲烷微生态的影响
4.1 概述
4.2 实验材料与方法
4.2.1 接种污泥
4.2.2 反应器设置与操作
4.2.3 测试指标与方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 乙酸的厌氧甲烷化过程
4.3.2 甲烷化代谢途径
4.3.3 关键微生物种群的动力学
4.3.4 不同产甲烷代谢途径的活力
4.3.5 嗜乙酸产甲烷菌群在pH扰动下的自调节
4.4 小结
第5章 氨浓度对氨胁迫下厌氧产甲烷微生态的影响
5.1 概述
5.2 实验材料与方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验设置
5.2.3 测试指标与方法
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 乙酸的厌氧甲烷化
5.3.2 液相氨浓度的变化
5.3.3 产甲烷过程的稳定碳同位素分馏效应
5.3.4 产甲烷途径及功能微生物菌群的演变
5.4 小结
第6章 基于DNA―SIP的氨胁迫下厌氧产甲烷微生态研究
6.1 概述
6.2 实验材料与方法
6.2.1 接种污泥
6.2.2 反应器设置与操作
6.2.3 测试指标与方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 乙酸的厌氧甲烷化过程
6.3.2 甲烷化代谢途径
6.3.3 13C标记与未标记DNA的分离和分级
6.3.4 内源呼吸干扰和测序样品的选择
6.3.5 古菌和细菌序列的基因文库
6.3.6 古菌和细菌的ARISA指纹图谱
6.3.7 微生物种群的荧光原位杂交分析
6.3.8 甲烷八叠球菌聚集式生长对氨胁迫的抵抗
6.4 小结
第7章 驯化对氨胁迫下厌氧产甲烷微生态的影响
7.1 概述
7.2 实验材料与方法
7.2.1 接种污泥的驯化预培养
7.2.2 反应器设置
7.2.3 测试指标与方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 污泥预培养时的产甲烷过程
7.3.2 乙酸的厌氧甲烷化过程
7.3.3 液相性质的变化
7.3.4 产甲烷途径的变化
7.3.5 微生物种群结构的变化
7.3.6 驯化和未驯化的微生态对氨胁迫的响应模式
7.4 小结
第8章 研究结论、创新点与建议
8.1 研究结论
8.2 创新点
8.3 后续研究建议
参考文献
附录A 厌氧甲烷化中的稳定碳同位素分馏效应
后记