甲烷厌氧氧化作用和白云石形成的关系

我们研究了有机质降解、甲烷厌氧氧化(AMO)与硫酸盐亏损之间的关系，并探讨了这些过程影响和控制白云石化作用的机理。利用ODP175航次在西非大陆边缘若干个富集有机质的站位中的研究数据，我们确定了AMO发生的深度和反应速率与白云石形成之间的联系。本研究根据CH4和SO4^2-的在沉积物中的扩散通量计算了AMO的反应速率以及根据Mg离子的扩散通量计算了白云石形成速率。研究表明，白云石的形成速率相对比较稳定，不随其形成的深度而变化，这显示了Mg、Ca离子扩散通量不会受到深度的限制。根据计算的logIAP值，我们得出白云石的logKsp值在-16．1～-16．4这样一个狭窄的范围。白云石的形成部分受甲烷厌氧氧化作用(AMO)和甲烷生成作用相互竞争的控制，这两个作用控制着流体中溶解a32的种类。通过硫酸盐的还原作用，沉积物中AMO过程增加了环境中CO3^2-的浓度，有利于白云石的形成，而甲烷生成作用增加沉积物中孔隙水的CO2的活度，抑制了白云石的沉淀。甲烷生成作用和AMO作用一起控制着沉积环境中CO2和碱度，从而决定了富含有机质的海洋沉积物中白云石的形成。此外，我们建立了在AMO作用和白云石形成机理之间存在的关系模式，运用这种模式，可以计算现代海洋沉积物中白云石的稳定常数，并且可以预计白云石形成区域和深度。     

~(35)SO_4~(2-)示踪法测定九龙江河口沉积中硫酸盐还原速率

在2011年7月利用35SO2-4培养示踪法测定九龙江河口两个站位(A站位位于咸淡混合区,盐度3~5;B站位位于海相区,盐度20~25)沉积柱中硫酸盐还原速率的垂直分布。结果显示A站位沉积柱中硫酸盐还原速率变化范围为54~2 345nmol/(cm3·d),从表层到底部先增大后减小,最大值出现在20cm深度附近;B站位硫酸盐还原速率在24~987nmol/(cm3·d)之间,分别在10cm和78cm深度附近出现两个峰值,分别为876nmol/(cm3·d)和987nmol/(cm3·d)。综合分析两个站位孔隙水中SO2-4、甲烷浓度和沉积物中总有机碳、温度和氧化还原电位的垂直变化趋势与其硫酸盐还原速率的分布规律,表明A站位沉积物中硫酸盐还原以有机矿化为主;B站位受到有机质矿化和甲烷厌氧氧化的共同作用;两个站位硫酸盐还原速率及垂直分布趋势受孔隙水中SO2-4浓度、有机质活性和温度的共同影响;根据各个层位硫酸盐还原速率估算两个站位硫酸盐还原通量(以硫计)分别为527.9mmol/(m2·d)和357.1mmol/(m2·d),表明硫酸盐还原是九龙江河口有机质厌氧矿化的重要路径。     

柴达木盆地东部第四系某钻孔沉积物中厌氧细菌的组成与分布

在严格的厌氧条件下，用ＭＰＮ计数法测定了柴达木盆地东部第四系一个垂直剖面不同沉积层地质样品中的硫酸盐还原菌，厌氧纤维互分解菌，发酵性细菌，产甲烷细菌的数量。对各种菌的形态进行了观察，并对产甲烷细菌的代谢类型和甲烷能力进行了研究。     

ABR反应器基质降解动力学有关参数的试验研究

通过静态模拟实验探讨了厌氧折流板反应器各级基质降解动力学。试验结果表明在25℃条件下,各级有机底物最大比降解速率Vmax和饱和常数Ks分别依次为3.06/d-1、1.52/d-1、0.97/d-1和20157.89mg/L、2947.38mg/L、7007.40mg/L。通过各级Vmax的比较可知,级中微生物活性最大,微生物处于对数增殖期,而、级中微生物处于减速增殖期或内源呼吸期。     

城市固体废弃物好氧填埋的可行性研究

在我国，城市固体废弃物(MSW)多用厌氧填埋法处理，该方法有降解速度慢、气体不易控制等缺点。通过好氧填埋法与厌氧填埋法处理MSW的对比实验，得出利用好氧填埋处理MSW，使有机物降解率明显高于厌氧法。同时，根据垃圾场内部含氧量及湿度等因素将会影响好氧填埋效果，并在借鉴半好氧填埋技术的基础上，最终提出用分层通风来提高供氧效率，并与污水回灌等方法结合，不但解决垃圾场内部含水量不足问题，还能加快场内有机物的降解，使其迅速稳定。     

海洋沉积物中金属依赖型甲烷厌氧氧化作用研究进展及展望

海洋沉积物中大部分甲烷会通过甲烷厌氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)而被消耗。早期研究表明,AOM可与硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的还原作用相耦合,从而有效减少甲烷向大气的排放。最近,金属依赖型AOM(metal-AOM,活性金属氧化物还原反应驱动的AOM)被证实存在于自然界沉积物和富集培养的样品中。但是,目前仍未从自然海洋环境中分离获得能够介导metal-AOM的微生物。对海洋沉积物中metal-AOM的研究大多聚焦于热液或冷泉等海洋特殊生境,一系列研究表明地质流体在这些海底化能自养生态系统的维持和演化方面起到了重要作用,并深刻影响全球地球化学循环,因此,该科学问题研究吸引了越来越多的注意力。本文讨论了可能参与海洋沉积物中metal-AOM的微生物类群及其地球化学证据,并在前人工作基础上,以冲绳海槽冷泉-热液共生区为例,提出一种新的metal-AOM作用机制。认为在全球冷泉-热液系统相互作用地区的调查有助于更好地探讨metal-AOM的发生机制及微生物在深海生境中分布的连通性问题。     

高密度蓝藻厌氧分解过程与污染物释放实验研究

采用批次培养实验模拟高密度蓝藻堆积发生的厌氧分解过程,分析蓝藻的分解速率及污染物释放规律.厌氧分解实验中,设置三组蓝藻初始密度分别为2.23×1012、1.19×1013、4.47×1013cells/L,得到叶绿素a的分解速率常数分别为0.074、0.133、0.081 d-1.蓝藻厌氧分解过程中水体呈酸性,电导率呈上升趋势,最高值为949μS/cm.化学需氧量持续升高,而UV254值先升高后降低,说明水体中有机物浓度增大,并逐渐由大分子分解为小分子有机物.蓝藻厌氧分解释放出大量溶解态氮、磷,溶解态有机氮逐渐被降解为无机氮,铵态氮含量占90%以上.研究表明,高密度蓝藻堆积发生厌氧分解可释放大量有机物和溶解态营养盐至水体中,并且随着蓝藻密度升高,污染物释放强度增大.因此水华期间应及时打捞蓝藻,以避免蓝藻大量堆积死亡导致水源区水质下降并影响自来水出水质量.     

南海北部神狐海区的自生碳酸盐岩烟囱--海底富烃流体活动的记录

大陆边缘海的流体喷流活动或水合物分解都会导致自生碳酸盐岩的形成。南海北部神狐海区出现的自生碳酸盐岩主要为烟囱状,以铁白云石、文石、方解石碳酸盐矿物为主;稳定同位素研究显示,烟囱的δ^13CPDB值在-40．18‰～-38．69‰、δ^18OPDB值在3．75‰～4．31‰之间变化,显示了导源于甲烷厌氧氧化作用的特征,是海底富含甲烷的流体活动的最终产物。持续或间断的流体喷流活动,使神狐海区碳酸盐岩烟囱发生单阶段或多阶段沉淀。     

华南南华纪南沱冰期海洋环境的沉积地球化学记录——来自黔东部南华系南沱组白云岩碳氧同位素和微量元素的证据

新元古代"雪球地球"事件代表地球经历的极端气候条件,对其后的大气和海洋氧化、生物地球化学循环和真核生物的演化都产生了深远的影响。然而同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。笔者等在贵州松桃地区一钻孔岩芯南华系南沱组中采集到一套同冰期白云岩,为南沱冰期海洋环境研究提供了理想材料。岩芯中白云岩层位于南沱组下部,夹持于两套杂砾岩、粉砂质泥岩组合中间,厚度1.61 m。偏光显微镜和扫描电镜观察表明岩性为微晶白云岩。采用Delta V Advantage稳定同位素质谱仪分析白云岩的碳、氧同位素,测定结果为:δ~(18)O_(V-PDB)在-16.97‰～-8.37‰之间,δ~(13)C_(V-PDB)在-9.68‰～-8.42‰之间,与冰期前后碳同位素组成对比,δ~(13)C_(V-PDB)具显著低负值特征。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)微量元素分析结果表明:白云岩样品中铁、锰含量很高,铁含量的平均值约为92867×10~(-6),锰含量的平均值约为10644×10~(-6);Mn/Sr值较大,平均值约为26.89。综合碳、氧同位素的相关性及微量元素特征分析表明,南沱组同冰期白云岩碳同位素组成代表了原始的沉积记录。研究结果表明:①南沱组白云岩的出现反映了南沱冰期海洋中存在着开放的水体,这些开放水体为此时真核生物提供了重要的栖息场所。②南沱冰期海洋处于富铁缺氧的环境,白云岩中碳同位素低负值主要是甲烷厌氧氧化的结果。③同位素质量平衡计算表明,冰期海洋中较高比例的有机质埋藏和极其有限的大气-海洋气体交换导致了大气中氧浓度的升高。     

高盐环境下ANAMMOX-UASB反应器启动特性

在高盐环境下(含盐量3%)以耐高盐厌氧反硝化颗粒污泥作为接种污泥启动ANAMMOX-UASB反应器,研究其启动特性。结果表明,高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功仅耗时186 d,总氮(Total Nitrogen, TN)去除率在87.5%以上,NH⁺₄-N和NO^-₂-N消耗量之比(Rs)、NH⁺₄-N消耗量与NO^-₃-N生成量之比(Rp)分别为1.13和0.26。启动成功后反应器中污泥由黑色逐步变为红褐色,污泥颗粒化形态较为明显。高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功后污泥中Heme c含量、硝酸盐还原酶(Nitrate reductase, Nar)活性、亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase, Nir)活性、联氨氧化酶(Hydrazine oxidase, HZO)活性、联氨合成酶(Hydrazine synthase, HZS)活性较接种污泥的增幅分别为8.00、6.74、8.34...