氮源对甲烷氧化混合菌群甲烷氧化和氧化亚氮排放的影响

范玉婧，姚惠娇，高志岭，刘春敬，谢建治，刘臻岳，武新宇

（1. 河北农业大学 资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室，河北 保定 071000；2. 河北省畜牧总站，河北 石家庄 050000）

近年来，我国集约化畜禽养殖规模不断扩大，因此也带来一系列的水污染和大气污染问题［1］，其中温室气体甲烷排放是其中之一。Wolf 等用修正的模型估算了全球畜禽养殖CH4排放量，为119.1±18.2 Tg［2］。我国京津冀地区2017 年养殖业CH4排放量占人为源排放量的20%［3］。因此，重点开展畜禽养殖业CH4废气排放控制研究，对于我国实现“碳达峰”“碳中和”目标要求，促进畜禽养殖业绿色发展具有重要意义。

基于甲烷氧化菌氧化转化甲烷是大气中CH4排放控制的重要途径，由于好氧甲烷氧化菌具有生长速率快、容易培养等优点，其被广泛应用到乏风瓦斯［4］、垃圾填埋场［5］、畜禽养殖［6］、污水处理［7］等场所的甲烷控制技术研究中。氮源是影响好氧甲烷氧化菌甲烷氧化效率的一个关键因素，首先，氮源缺乏会抑制甲烷氧化菌生长，进而降低CH4氧化效率［8］。此外，甲烷氧化菌的甲烷氧化酶和氨氧化菌的氨氧化酶较为相似，两者可能存在底物竞争关系。研究发现，NH4+作为营养元素对生物除CH4过程的启动具有促进作用，然而，当NH4+浓度从0.1 g/L增加到0.5 g/L 时，生物法除CH4氧化效率由70%下降至13%［9］。Nikiema［10］等发现，NaNO3质量浓度从0.14 g/L 增加到0.75 g/L 时，生物过滤器的甲烷去除负荷增加了5 倍，而当浓度继续增加时，则会对甲烷去除产生负效应。此外，NO2-也会对甲烷氧化菌氧化甲烷产生抑制作用［11］。……