外源镉处理对龙葵厌氧发酵的影响
：本文以厌氧发酵技术研究处理利用重金属Cd污染土壤植物修复过程中产生的含Cd植物残体的方式。以Cd超富集植物龙葵（Solanum nigrum L.）为材料，外源添加CdCl2的方法，使发酵体系中Cd达到0（Control）、1、5、10、50、100、200 mg/kg，测定厌氧发酵过程中每日沼气产量及CH4含量，探索不同浓度Cd对龙葵厌氧发酵的影响。结果表明，厌氧发酵体系中1、5、10、50、100、200 mg/kg的Cd含量对龙葵厌氧发酵效果无显著影响。由于常规修复植物材料Cd浓度≤100 mg/kg，因此，通过厌氧发酵方法处理和利用含Cd植物残体具有可行性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 实验装置 2
1.3 试验方法及测定项目3
1.3.1试验方法3
1.3.2检测项目及方法3
1.3.3数据处理5
2结果及分析5
2.1龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的日产气量5
2.2龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的累计产气量6
2.3龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的甲烷含量7
2.4龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的甲烷产量7
3讨论 8
致谢8
参考文献9
外源镉处理对龙葵厌氧发酵的影响
引言
根据第二次全国土地调查，中华人民共和国国土资源部发布“2013中国国土资源公报”，截至2012年底，全国共有农用地64646.56万公顷，其中耕地13515.85万公顷（20.27亿亩），林地25339.69万公顷，牧草地21956.53万公顷；建设用地3690.70万公顷，其中城镇村及工矿用地3019.92万公顷。全国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%（2014，全国土壤污染状况调查公告）。全国土壤中检测的镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍等8种无机污染物点
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%（2014，全国土壤污染状况调查公告）。植物修复技术作为一种绿色的对环境友好型的修复方式，在治理及利用重金属污染土壤过程中凸显出了巨大的优势[16]。植物修复过程中产生的大量含有重金属的植物残体[1, 59]，合理处置、资源化利用及避免二次污染，是一个亟待解决的问题[1015]。厌氧发酵过程是指植物秸杆、人畜粪便等废弃有机质在厌氧条件下被厌氧微生物分解转化并产生沼气和二氧化碳的过程，重金属污染土壤修复植物中含有大量易生物降解的有机物，因此具有良好的厌氧消化潜力[1623]。厌氧发酵反应体系可被认为是一个封闭的生态系统，所有微生物群落存在一种特殊的共生状态——互养共栖[17, 2430]。本研究通过厌氧发酵技术，以Cd超富集植物龙葵为材料，研究Cd对植物材料厌氧发酵的影响，以期为探索合理处置与利用重金属污染植物的方式。
1材料与方法
1.1材料
本试验采用镉超积累植物龙葵（Solanum nigrum L.）作为厌氧发酵的发酵底物。取龙葵地上部，85℃烘干，用研磨机粉碎，龙葵的基本理化性质如表1。
发酵接种物取自南京城东污水处理厂，接种物理化性质见表1。9L接种物装于15L密封玻璃罐，37℃水浴，每24h加入30ml培养液。发酵接种物营养液的配制：按照100g葡萄糖添加9.03g NH4HCO3、1.4g KH2PO4、0.3g CaCl2?2H2O、0.45g MgSO4?7H2O（配成1L）。取管内气体，检测CH4含量，待CH4含量达到50%，则接种物完全活化。
表1. 龙葵及发酵接种物理化性质
Table 1. The basic properties of anaerobic digestion materials
TOC
mg/kg
TN
mg/kg
C/N
TS
VS/TS
总Cd
mg/kg
龙葵
434.9
10.8
43
86%
14%
0.13
活化污泥
29%
71%
0.14
注：TOC:总有机碳;TN:总氮;C/N:碳氮比;TS:总固体;VS:可挥发固体
1.2 试验装置
实验采用自制厌氧发酵装置，如图1。厌氧发酵的反应器为1L玻璃广口瓶，反应体积为800ml，集气装置采用1L玻璃广口瓶，瓶中装满饱和硫酸钠溶液，反应瓶和与集气瓶之间以橡胶管道连接，取气部位于集气瓶和反应器之间。厌氧发酵的产气量由排水集气法测得。
图1. 厌氧发酵反应流程图.
1.恒温水浴锅; 2. 反应器; 3. 气体采样口; 4. 集气瓶; 5. 量筒
Figure 1. Anaerobic digestion reaction flow chart. 1. Constant temperature water bath; 2. Reactor; 3. Gas sampling port; 4. Biogas collecting bottle; 5. Measuring cylinder
1.3 试验方法及测定项目
1.3.1 试验方法
试验外源添加CdCl2使反应体系的Cd浓度为1、5、10、50、100、200 mg/kg，对照实验不添加CdCl2(Control)。每组设置三个重复， 37℃条件下水浴保温，发酵周期35天。各处理的试验材料均以尿素为氮源调节C/N至25，NaOH调节反应体系pH至7.0左右，体系总固体（TS）含量调节为在20%，加水调节各反应器接种物占底物质量12%（干重计），详见表2，各反应器的有效容积均为800mL。
表2 试验方案
Table 2. Experiment design
处理
mg/kg
编号
龙葵
g
尿素
g
100mg/L CdCl2
ml
污泥
g
水
g
Control
1
40
0.6452
0
400
360
2
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 实验装置 2
1.3 试验方法及测定项目3
1.3.1试验方法3
1.3.2检测项目及方法3
1.3.3数据处理5
2结果及分析5
2.1龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的日产气量5
2.2龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的累计产气量6
2.3龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的甲烷含量7
2.4龙葵外源添加CdCl2厌氧发酵的甲烷产量7
3讨论 8
致谢8
参考文献9
外源镉处理对龙葵厌氧发酵的影响
引言
根据第二次全国土地调查，中华人民共和国国土资源部发布“2013中国国土资源公报”，截至2012年底，全国共有农用地64646.56万公顷，其中耕地13515.85万公顷（20.27亿亩），林地25339.69万公顷，牧草地21956.53万公顷；建设用地3690.70万公顷，其中城镇村及工矿用地3019.92万公顷。全国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%（2014，全国土壤污染状况调查公告）。全国土壤中检测的镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍等8种无机污染物点
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%（2014，全国土壤污染状况调查公告）。植物修复技术作为一种绿色的对环境友好型的修复方式，在治理及利用重金属污染土壤过程中凸显出了巨大的优势[16]。植物修复过程中产生的大量含有重金属的植物残体[1, 59]，合理处置、资源化利用及避免二次污染，是一个亟待解决的问题[1015]。厌氧发酵过程是指植物秸杆、人畜粪便等废弃有机质在厌氧条件下被厌氧微生物分解转化并产生沼气和二氧化碳的过程，重金属污染土壤修复植物中含有大量易生物降解的有机物，因此具有良好的厌氧消化潜力[1623]。厌氧发酵反应体系可被认为是一个封闭的生态系统，所有微生物群落存在一种特殊的共生状态——互养共栖[17, 2430]。本研究通过厌氧发酵技术，以Cd超富集植物龙葵为材料，研究Cd对植物材料厌氧发酵的影响，以期为探索合理处置与利用重金属污染植物的方式。
1材料与方法
1.1材料
本试验采用镉超积累植物龙葵（Solanum nigrum L.）作为厌氧发酵的发酵底物。取龙葵地上部，85℃烘干，用研磨机粉碎，龙葵的基本理化性质如表1。
发酵接种物取自南京城东污水处理厂，接种物理化性质见表1。9L接种物装于15L密封玻璃罐，37℃水浴，每24h加入30ml培养液。发酵接种物营养液的配制：按照100g葡萄糖添加9.03g NH4HCO3、1.4g KH2PO4、0.3g CaCl2?2H2O、0.45g MgSO4?7H2O（配成1L）。取管内气体，检测CH4含量，待CH4含量达到50%，则接种物完全活化。
表1. 龙葵及发酵接种物理化性质
Table 1. The basic properties of anaerobic digestion materials
TOC
mg/kg
TN
mg/kg
C/N
TS
VS/TS
总Cd
mg/kg
龙葵
434.9
10.8
43
86%
14%
0.13
活化污泥
29%
71%
0.14
注：TOC:总有机碳;TN:总氮;C/N:碳氮比;TS:总固体;VS:可挥发固体
1.2 试验装置
实验采用自制厌氧发酵装置，如图1。厌氧发酵的反应器为1L玻璃广口瓶，反应体积为800ml，集气装置采用1L玻璃广口瓶，瓶中装满饱和硫酸钠溶液，反应瓶和与集气瓶之间以橡胶管道连接，取气部位于集气瓶和反应器之间。厌氧发酵的产气量由排水集气法测得。
图1. 厌氧发酵反应流程图.
1.恒温水浴锅; 2. 反应器; 3. 气体采样口; 4. 集气瓶; 5. 量筒
Figure 1. Anaerobic digestion reaction flow chart. 1. Constant temperature water bath; 2. Reactor; 3. Gas sampling port; 4. Biogas collecting bottle; 5. Measuring cylinder
1.3 试验方法及测定项目
1.3.1 试验方法
试验外源添加CdCl2使反应体系的Cd浓度为1、5、10、50、100、200 mg/kg，对照实验不添加CdCl2(Control)。每组设置三个重复， 37℃条件下水浴保温，发酵周期35天。各处理的试验材料均以尿素为氮源调节C/N至25，NaOH调节反应体系pH至7.0左右，体系总固体（TS）含量调节为在20%，加水调节各反应器接种物占底物质量12%（干重计），详见表2，各反应器的有效容积均为800mL。
表2 试验方案
Table 2. Experiment design
处理
mg/kg
编号
龙葵
g
尿素
g
100mg/L CdCl2
ml
污泥
g
水
g
Control
1
40
0.6452
0
400
360
2
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