胞外酶对堆肥中微生物群落演替的影响
餐厨垃圾好氧堆肥处理工艺及影响因素研究进展
关工作的科研人员 开 始 进 行 相 关 实 验 来 研 究 好 氧 堆
肥过程的基本规律。 任 连 海 等
肥 5 天后,利用水浴式供能堆肥装置堆体内部的温度
高于壁管式装置,温度可维持 8 天在 45 ℃ 以上;堆肥
周期均为 13 天;堆肥结束时,水浴式供能堆肥装置内
堆肥装置进行好 氧 堆 肥 操 作,结 果 发 现:两 种 供 能 方
日渐成熟、处理工艺成本低廉、安全可靠,在餐厨垃圾
处理行业中运用前景较为广泛
[ 7]
。
好氧堆肥的广泛应用促进了有关处理工艺与影
响因素研究 的 进 行, 近 几 年 来 也 取 得 了 许 多 重 要 的
1 好氧堆肥影响因素研究进展
RESEARCH PROGRESS ON INFLUENCING FACTORS AND TREATMENT TECHNOLOGY OF
AEROBIC COMPOSTING OF KITCHEN WASTE
Zhou Lei Huang Zhigang ∗ Ma Jianhang Gao Dongming
机盐、蛋白质、脂肪、纤维素等成分,具有含水率高、有
但经过合理、正当 的 处 理,餐 厨 垃 圾 也 可 以 成 为 为 人
机质 含 量 高、高 盐、高 油 脂、低 碳 氮 比 ( C / N) 、不 含 有
类所用的环保产品与清洁能源,在实现本身的营养价
牙签、塑料包装、餐 巾 纸 等 异 物
毒污染源等特点
风量主要影响物料的含水率与温度,且适宜堆肥的通
料各参数的监测 与 调 整。 主 要 影 响 好 氧 堆 肥 效 果 的
因素有:温度、添加剂、通风量、含油率、含盐率等。 这
好氧堆肥实验指导书
好氧堆肥实验装置实验说明书上海同广科教仪器有限公司2014年6月好氧堆肥实验一、实验目的有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化，无害化处理的重要方式之一。
通过本实验，希望达到下述目的：1、加深对好氧堆肥化的了解；2、了解好氧堆肥化过程的各种影响因素和控制措施。
二、实验原理好氧堆肥化是在有氧条件下，依靠好氧微生物的作用来转化有机废物。
有机废物中的可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，不溶性的胶体有机物质则先吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。
微生物通过自身的生命活动进行分解代谢和合成代谢，把一部分被吸收的有机物质氧化成简单的无机物，并释放生物生长、活动所需要的能量；把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物繁殖，产生更多的生物体。
三、实验装置与工艺流程图该装置主体为有机玻璃柱，可视性好，能直接观察不同层面垃圾的反应分解过程，且在不同高度设有垃圾取样口，对不同层面的垃圾取样分析。
该装置装卸料方便、反应速度快，被广泛应用于环境工程的固废处理实验中。
主体反应柱：Φ350 mm×800mm；取样口若干；卸料口；排液口；温度传感器1只、数显温度表1套、。
气泵1台、气体流量计1只金属电控制箱1只、漏电保护开关1套、按钮开关、电压表1只(0-250V)、连接管道及阀门不锈钢支架1套等组成。
实验装置由反应器主体、供气系统和渗滤液收集系统三部分组成，如图1所示。
1、反应器主体：实验的核心装置是一次发酵反应器，设计采用有机玻璃制成罐：内径350.mm，高1000mm，总容积70.L。
反应器侧面设有采样口，可定期采样。
反应器顶部设有气体收集管，用医用注射器作取样器，定时收集反应器内的气体样本。
此外，反应器上还配有测温装置等。
2、供气系统：、风机经过气体流量计定量后从反应器底部供气。
供气管为直径10mm的蛇皮管。
2023年中考语文现代文阅读：生物处理技术出手,垃圾成资源
生物处理技术出手，垃圾成资源固体废物被转化成生物能或有机肥①我国每年产生的畜禽养殖废弃物近40亿吨、主要农作物秸秆约10亿吨、一般工业固体废物约33亿吨、大中城市生活垃圾约2亿吨。
固体废物产生量巨大，已成为环境的重要污染源。
生物处理技术是利用微生物分解固体废物的处理技术，主要是处理废物中的有机成分。
生物处理技术不仅能实现有机固体废物的减量化，还能变废为宝，将其转化为有机肥料以及生物质天然气等能源产品。
②生物处理技术主要包括好氧堆肥技术、厌氧发酵技术和生物转化等。
③好氧堆肥技术是指有氧的条件下，细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌、木质素分解菌等好氧微生物分泌在细胞内合成在细胞外起作用的酶——胞外酶，将固体废物中的有机成分分解为可溶性的有机质。
这些有机质再渗入微生物细胞中，参与新陈代谢，从而实现固体废物向腐殖质转化，最终达到腐熟稳定，成为有机肥料或有机土壤等。
而好氧堆肥反应会产生热量和二氧化碳。
④厌氧发酵技术在无氧的条件下，利用厌氧或者兼性厌氧微生物降解有机固体废物，并花得甲烷和二氧化碳。
该技术不仅能修实现垃圾无害化和减量化，还可以被得生物能甲抗和氢气，实现国体废物的资源化利用。
⑤不过，在将有机物转化为沼气（即甲烷和二氧化碳）时，还会产生沼渣、沼液。
厌氧发酵产生的沼渣、沼液富含未降解的有机物和矿物质，根据我国相关法规，还需要进行另一阶段的处理后进行回收。
这是一个连续的过程。
厌氧发酵工艺目前是处理厨余垃圾的主要工艺，近年来，在垃圾分类收集政策实施后，该技术在北京、上海等主要城市已获得逐步发展和应用。
⑥生物转化是利用昆虫等有机废物转化为蛋白质和肥料的生物过程。
整个过程产生的高黄量蛋白质，可作为动物饲，满足动物生长的营养需求。
生物处理固废技术取得良好效果⑦近年来，我国在生物处理固体废物方面有大量的技术创新和成功案例。
⑧江苏连云港市推出的餐厨垃圾处理项目，利用有机废物或厌氧发酵后的副产物沼渣养殖蝇蛆等昆虫，从而获得蛋白和肥料。
好氧堆肥处理中的微生物及其对堆肥的影响
接种微生物对堆肥的影响
对于加快堆肥进程、提高堆肥效率可通过两种方式：
一，通过改变堆肥底物的物理和化学特性，如水分、pH、C/N、物 料的透气性、堆肥的翻堆频率等，能够改变堆肥腐熟进程；
二，通过添加微生物菌剂加快堆肥进程，外源微生物的接入能够明 显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。
接种微生物对纤维素的降解
好氧堆肥处理中的微生物 及其对堆肥的影响
1| 目 录
背景介绍 堆肥微生物学过程
2| 3| 4|
微生物对堆肥的影响
总结
好氧堆肥的原理
好氧堆肥是一种利用自然界中天然存在的，或经过人类某些改变的微生物对有机固体废物 的氧化、分解的能力，在一定氧气、温度、湿度和 pH 条件下使可降解有机固体废物发生生 物化学降解，形成类似腐殖质土壤的物质，达到有机固体废物处理无害化资源化的技术方法。
接种白腐菌真菌对堆肥质 中重金属的影响
水溶交换态 Pb 有机结合态Pb
残留态Pb
固定Pb 钝化作用
接种微生物对堆肥的影响
实验中使用的除臭菌种是由八种菌种和 两种天然植物提取物按配方混合而成，
异味强度 Z 的计算采用 Weber-Fecger 公式 Z = K ⋅log Y 式中，Y 为异味物质浓度；K 为常数，通常取 10
明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。
参考文献
THANKS
总结
A好氧堆肥法可以快速有效地处理有机质含量较高的固体废物，并
具有产生臭味少、安全性好、能够杀灭虫卵病菌等优点。
B微生物在好氧堆肥的过程中起到决定性作用，其中的细菌、真菌、
放线菌等可以有效地降解有机质，分解木质素、纤维素半纤维素等， 从而使得堆肥彻底稳定。
C通过接种微生物菌剂可以加快堆肥进程，外源微生物的接入能够
土壤胞外酶种类-概述说明以及解释
土壤胞外酶种类-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述土壤胞外酶是指存在于土壤中微生物和其他土壤生物体外的酶类物质。
它们在土壤生态系统中发挥着重要的作用。
土壤胞外酶种类繁多，包括但不限于蛋白酶、糖酶、脂酶等。
土壤胞外酶在土壤中的存在和活性对土壤中的物质循环过程具有重要影响。
它们能够降解有机物质并释放出养分，从而参与土壤有机质的分解与转化。
同时，土壤胞外酶也能够将大分子复合物分解为小分子形式，提高土壤中有机质的有效性。
此外，土壤胞外酶还能够参与土壤中的重金属污染物分解和矿化过程。
正确认识土壤胞外酶种类及其作用对于理解土壤生态系统的功能和稳定性具有重要意义。
因此，本文将对土壤胞外酶的定义、作用以及主要种类进行较为详细地介绍。
同时，本文还将探讨土壤胞外酶在土壤生态系统中的重要性，并展望对土壤胞外酶的进一步研究。
通过这些内容的介绍，读者将能够更好地了解土壤胞外酶的应用和相关研究领域的发展动向。
总之，本文将通过对土壤胞外酶的概述，为接下来的内容提供一个清晰的框架。
在这个框架下，读者将能够全面了解土壤胞外酶的重要性以及其在土壤生态系统中的功能。
同时，本文也将为今后对土壤胞外酶的研究提供一定的参考和展望。
让我们一起开启对土壤胞外酶的探索之旅吧！1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下顺序探讨土壤胞外酶的种类及其在土壤生态系统中的重要性。
首先，引言部分将为读者提供有关土壤胞外酶的概述，并介绍本文的目的。
接下来，正文的第一部分将详细定义土壤胞外酶及其作用，为读者建立起对该主题的基本认知。
第二部分将重点介绍主要的土壤胞外酶种类，包括其功能和特点。
最后，结论部分将强调土壤胞外酶在土壤生态系统中的重要性，并展望对土壤胞外酶进行进一步研究的前景。
通过上述结构，本文将全面而系统地介绍土壤胞外酶的种类及其在土壤生态系统中的重要作用。
读者将获得对土壤胞外酶有一个清晰的了解，并为该领域的进一步研究提供了指导和展望。
1.3 目的本文旨在探讨土壤胞外酶的种类及其在土壤生态系统中的重要性。
堆肥过程中微生物种类及其变化
堆肥过程中微生物种类及其变化作者：王伟轩来源：《吉林农业》2018年第16期摘要：堆肥中存在多种微生物，并且它们的生理活动能够改善植物的生长和健康情况。
堆肥中微生物主要包括细菌、放线菌和真菌，但是一部分无脊椎动物和少量的原生动物在堆肥过程中也发挥着重要作用。
研究堆肥过程中微生物的种类及其变化对堆肥的效率至关重要。
关键词：细菌；真菌；放线菌基金项目：校级青年科学研究基金项目（Z201622）中图分类号： S141.4 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2018.16.0421 细菌在堆肥过程中，细菌群主要负责堆肥物料的分解并产生高温。
在整个堆肥过程中，细菌占微生物数量的大部分，真细菌和放线菌的数量远远超过真菌的数量。
堆肥的开始阶段嗜温细菌占优势地位，这些细菌主要包括氢化细菌、硫化细菌、硝化细菌和固氮细菌。
堆肥初期的嗜温细菌主要是一些埃希氏杆菌属、克雷白氏杆菌属、产碱杆菌属、气单胞菌属的革兰氏阳性菌和肠球菌属、芽孢杆菌属的革兰氏阴性菌[1]。
在这个阶段，这些微生物利用的营养物质主要是容易分解的糖类和淀粉等，因而其繁殖速度快，数量迅速增加。
堆肥中微生物的生理代谢作用会产生热量，如果堆肥的条件比较适宜，这时堆肥的温度开始升高。
当温度上升且超过40℃时，嗜热细菌开始替代原来堆肥中的嗜温细菌，这个过程中芽孢杆菌属起主导作用。
Finstein 和Morris（1975）报道指出当温度超过55℃甚至更高的时候，杆状细菌开始消失，产孢菌开始变多。
当温度超过65℃甚至更高时，施氏芽孢杆菌、产氢杆菌和嗜热菌属等微生物开始变得活跃。
在高温期阶段，主要包括枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌等。
有关堆肥高温期微生物种群的研究揭示大部分革兰氏阳性菌和小部分异养的革兰氏阴性细菌、好氧菌、嗜热细菌属于栖热菌属。
然而，有趣的是大部分的嗜温细菌（超过60%）能够在堆肥的高温期分离出来，这可能是由于嗜温细菌在高温时期形成了微菌落的原因。
不同材料堆肥过程中腐殖质的形成机制及微生物的作用
不同材料堆肥过程中腐殖质的形成机制及微生物的作用在堆肥过程中，腐殖质的形成是一个复杂的过程，涉及多种因素和反应。
以下是不同材料堆肥过程中腐殖质的形成机制及微生物的作用：
1. 有机废物的生物降解：在堆肥过程中，各种有机废物（如农业废弃物、城市垃圾等）会被微生物分解。
这个过程可以分为三个阶段：水解阶段、发酵阶段和腐殖化阶段。
在腐殖化阶段，复杂的有机物被转化为更简单的物质，并最终形成腐殖质。
2. 微生物的作用：在堆肥过程中，微生物起着至关重要的作用。
它们通过分解有机物质，释放出二氧化碳、水和热能，同时产生各种酶和酸，加速了有机物的分解和腐殖质的形成。
此外，微生物还可以将一些有机物质转化为更复杂的化合物，如多糖和蛋白质，这些化合物进一步分解可以形成腐殖质。
3. 温度和pH值的影响：温度和pH值是影响微生物活性和繁殖的重要因素。
在堆肥过程中，温度和pH值的变化会影响微生物的活性，进而影响腐殖质的形成。
例如，高温可以促进微生物的繁殖和有机物的分解，从而加速腐殖质的形成。
同时，适宜的pH值也是微生物正常生长和繁殖的重要条件。
4. 材料特性的影响：不同材料的组成和结构对堆肥过程中腐殖质的形成也有影响。
例如，一些有机废物含有较高的木质素和纤维素含量，这些物质在分解过程中会形成更多的腐殖质。
此外，材料的粒径、湿度等也会影响微生物的生长和腐殖质的形成。
总之，不同材料堆肥过程中腐殖质的形成机制及微生物的作用是一个复杂的过程，涉及多种因素和反应。
了解这些机制和作用有助于更好地控制堆肥过程，提高堆肥质量和资源利用率。
高温堆肥降解污泥微塑料及微生物代谢耦合机制
高温堆肥降解污泥微塑料及微生物代谢耦合机制高温堆肥降解污泥微塑料及微生物代谢耦合机制随着现代工业的迅速发展，塑料制品的广泛应用已经成为污染环境的重要因素之一。
微塑料是指尺寸在1微米至5毫米之间的塑料颗粒，如聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯等塑料在环境中的分解产物。
不仅对海洋和淡水生态系统造成严重影响，还对土壤环境产生负面影响。
而污泥中微塑料的积累也成为了一个重要的环境问题。
高温堆肥作为一种有效的污泥处理技术，被发现能够降解污泥中的微塑料，并通过微生物代谢耦合机制实现这一过程。
高温堆肥是一种通过在高温下利用微生物代谢过程将有机废弃物转化为肥料的处理方法。
在高温堆肥的过程中，通过调节反应温度、湿度和通气等条件，能够提供一个适宜的生物活性环境，促进微生物的生长和活动。
而微生物在堆肥过程中的代谢活动对于微塑料的降解至关重要。
首先，高温堆肥过程中的微生物降解作用能够分解污泥中的有机物质，从而降低微塑料在废弃物中的含量。
微生物分解废弃物中的有机物质，产生的酶能够分解微塑料表面的聚合物链，使其降解成较小的微塑料微粒。
这些微粒能够更容易进一步降解，达到无害化处理的目的。
同时，高温堆肥过程中产生的高温环境也能够促进微生物的生长和活动，提高其降解微塑料的效率。
其次，高温堆肥过程中的微生物代谢产物能够与微塑料发生耦合反应，加速其降解。
微生物在代谢过程中产生的酸性代谢产物如醋酸、乳酸等，与微塑料表面的聚合物发生反应，破坏其结构，促进微塑料的降解。
此外，堆肥过程中产生的氧化剂如过氧化氢和臭氧等，也能够进一步氧化微塑料分子，使其更易于被微生物分解。
最后，高温堆肥过程中的微生物代谢活动能够提供一个适宜的环境条件，促进特定微生物菌株的生长和降解能力。
一些具有微塑料降解能力的微生物如变形菌、霉菌等，在高温堆肥环境中能够相对较快地繁殖和降解微塑料。
因此，通过合理地设计和控制高温堆肥过程中的条件，能够选择和促进这些具有微塑料降解能力的微生物的生长和活动，加速微塑料的降解过程。
植物残体分解过程中微生物群落变化影响因素研究进展
植物残体分解过程中微生物群落变化影响因素研究进展①
王晓玥 1,2， 孙 波 1*
（1 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008；2 中国科学院研究生院，北京 100049）
摘
要： 植物残体是土壤有机质的重要来源，研究分解植物残体的微生物群落结构及其演替规律日益受到重视。本文综述
[28] [24]
一般认为 pH 低 （酸性环境） 会导致微生物活性和植物 残体腐解速率下降 。酸性条件较适宜真菌生长，F/B （真菌：细菌）值较大；而中性或碱性条件较适合细 菌的生长，F/B 值较小[7]。在酸性环境中土壤呼吸随
第3期
王晓玥等：植物残体分解过程中微生物群落变化影响因素研究进展
355
，SOC 作为一种重要的微生物易于利用的
碳源，与微生物的活性和微生物生物量有正相关关系 。另外，降水导致的干湿交替会影响微生物的活性，
[26,41]
也会导致厌氧和好氧微生物群落的交替
。研究表
明，在干湿交替条件下的土壤呼吸要高于一直处于淹 水条件下的土壤呼吸[42]。Tian 等[35]的研究也表明，在 较高温度（25℃）下土壤湿度较小时秸秆分解速率较 大且微生物生物量碳的含量较高。 2.3 植物残体分布的位置 植物残体在土壤中分布的位置不同，其矿化速率 也不同，分解它的微生物群落结构也有所区别[43-44]。 一般处于土壤表面植物残体的矿化速率要低于土体内 部植物残体的矿化速率，其主要原因可能是由于土壤 表面的微气候环境与土体中的相比更容易发生干湿交 Nicolardot 等[45]学者的研究 替而影响微生物的活性[26]。 结果显示，秸秆的分布位置甚至比秸秆类型对秸秆表 面真菌群落的多样性影响更显著； 对于细菌群落而言， 秸秆种类对细菌群落结构的影响大于秸秆分布位置， 但不显著。通过对微生物生物量的分析，还有一些学 者认为真菌是置于土壤表面植物残体的主要分解者
影响 堆肥 的重要因素
影响堆肥的重要因素堆肥腐熟化过程是一个复杂的过程，要达到良好的堆制效果，必须控制一些主要影响因素。
它们分别为水分、碳氮比(C/N)、氧含量、温度和pH等。
这些因素决定微生物活动强度，从而影响堆肥的速度与品质(李艳霞等，1999)。
①含水量在堆肥过程中，水份是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一(胡学玉，2002)。
水在堆肥中的土要作用是:①溶解有机物，参与微生物的新陈代谢。
因为在堆肥过程中，微生物需要从周围环境中不断摄取水分以维持其正常的生长代谢，微生物体内及流动状态水是其进行生化反应的介质，微生物只能摄取其生存必须的溶解性养料;②水分蒸发时带走热量，调节堆肥温度。
一般认为初始含水率在50%一60%是较为合适的(sulerDJ等，1977)。
对好氧堆肥工艺而言，如果含水率过高，超过65%，会造成堆肥物料被紧缩或其内部游离空隙被水膜充填，使游离空隙率降低而影响空气的扩散，并使有机物供氧不足而出现厌氧状态，形成发臭的中间产物(硫化氢、硫醇、氨等)产生恶臭和因硫化物而导致堆料腐败发黑。
物料中的水分低于40%，就不能满足微生物的生长需要，限制微生物的运动及代谢，使堆料中心部位达不到适宜的高温，有机物难以分解，从而降低反应速率:当含水率低于30%时，微生物在水中摄取营养物质的能力降低，微生物繁殖慢，有机物分解过程进展相当缓慢(衷芳，2005)。
②碳氮比堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中有特殊的意义。
在堆肥化过程中，碳在微生物的新陈代谢过程中由于氧化作用约有2/3变成二氧化碳而排出，约1/3用于细胞质的合成。
因此，碳是发酵过程的动力和热源，被称为微生物(细胞)的能源，氮主要用于细胞原生质的合成作用而留于系统内。
就微生物对营养的需求而言，碳氮比是一个重要因素(李国学等，2000)。
微生物生长需要碳源，蛋白质合成需要氮源，微生物合成一份蛋白质大约需要30份碳。
对于堆肥来讲，堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值。
农业废弃物好氧堆肥技术的研究与应用
堆肥工艺参数 ( 如温度、 氧浓度、 含水率等) 以及其
他因素 ( ｐＨ 值和微生物菌剂的添加等) [８] ꎬ 这些影响
因素的作用原理见表 １ꎮ
表 １ 好氧堆肥的影响因素及其作用原理
影响因素
碳氮比 ( Ｃ / Ｎ)
秸秆颗粒
分类
作用原理
堆肥物料的
介导的基本生化过程ꎬ 主要包括氨化作用、 氨同化作
术ꎬ 成本低ꎬ 价格低廉且不污染环境ꎬ 以堆肥来替代
ꎮ 通常在堆肥结束
泥炭基质已经逐步成为育苗基质生产中关注的热点ꎮ
后ꎬ 氮素损失途径主要是有机氮的矿化ꎬ 持续性氨的
在育苗基质生产中不同堆肥比例添加会对植物产生不
挥发以及硝态氮的反硝化 ３ 方面
ꎮ 通常当堆肥温度
( 吉林省农业科学院 / 中国农业科技东北创新中心ꎬ 吉林 长春 １３００３３)
摘 要: 农业废弃物堆肥技术是实现农业废弃物循环利用和农业可持续发展的有效措施之一ꎮ 本文在明确农业废
弃物资源化意义的基础上ꎬ 系统介绍了好氧堆肥过程中各阶段特征、 影响因素、 参与堆肥的微生物群落组成和功
能以及碳氮转化过程ꎮ 此外ꎬ 重点阐释了堆肥在改善作物生长中的应用ꎬ 包括修复土壤环境ꎬ 调节土壤和基质养
３ １ １ 修复重金属污染土壤
够抑制多种作物的真菌病害ꎬ 如枯萎病、 黄萎病、 腐
富集于土壤中的重金属具有不可降解性ꎬ 易进入
生物链中ꎬ 导致饮用水污染和食品污染ꎬ 对人类、 动
植物的健康构成严重威胁 [２８] ꎮ 堆肥是一种有机质腐
殖化过程ꎬ 而腐殖质作为有机质主要成分ꎬ 对污染物
具有较好的吸附和氧化还原的作用
利于微生物分解 [１２]
有机固体废物堆肥化处理的微生物学机理研究
有机固体废物堆肥化处理的微生物学机理研究摘要：废弃的有机固体废物处理问题已成为一个严重的环境和健康挑战。
堆肥化处理是一种经济高效、环保可持续发展的方法，能够将有机固体废物转化为有机质和养分丰富的肥料。
本研究旨在探究有机固体废物堆肥化处理的微生物学机理，为改善废物处理效率和质量提供科学依据。
1. 引言有机固体废物堆肥化处理是一种利用微生物降解废物中的有机物质并产生高质量肥料的过程。
它包括两个主要阶段：堆肥前期（初始阶段）和堆肥后期（稳定阶段）。
在堆肥过程中，微生物起到关键的作用。
本研究将重点探讨微生物参与废物降解和转化的相关机理。
2. 微生物群落结构的变化有机固体废物堆肥化处理过程中，微生物群落的结构发生了明显的变化。
初始阶段，分解废物的主要是革兰氏阳性菌和放线菌。
它们能够降解废物中的复杂有机物质，分泌酶把这些物质转化为更简单的可溶性化合物。
随着堆肥过程的进行，厌氧菌和厌氧放线菌开始占据主导地位。
它们能够进一步分解可溶性有机化合物，并生成甲烷和二氧化碳等气体。
3. 微生物酶的作用微生物通过产生酶来降解复杂的有机物质。
在堆肥过程中，多种酶参与废物的分解和转化。
例如，纤维素酶能够降解纤维素成分，蛋白酶能够降解蛋白质，脂肪酶能够降解脂肪质。
这些酶能够将废物中的有机物质转化为更小的分子，提供给微生物进行进一步的代谢。
4. 微生物代谢产物的生成有机固体废物堆肥化处理过程中，微生物的代谢产物对于堆肥效果有重要影响。
其中最重要的产物是二氧化碳和甲烷。
二氧化碳是废物分解的产物，并在堆肥过程中被释放到大气中。
甲烷是一种主要的温室气体，其产生量与废物堆肥过程的氧气供应有关。
此外，堆肥还会产生酸性物质、有机酸和挥发性硫化物等。
5. 微生物参与的重金属迁移和转化废物堆肥过程中，微生物还能参与重金属的迁移和转化。
一些微生物具有金属离子还原和提取能力，能够将废物中的重金属转化为可溶性或不溶性的形式。
此外，一些微生物还能通过产生胞外聚合物，降低土壤中重金属的迁移速率。
DGGE和T—RFLP在堆肥微生物群落结构研究中的应用
２ １ １ 原 理 方 法 ．．
ｔｏｕ Ａ． ｔｉ， １ ｆｒｄ ｓ Ｃ ． ｌ ｅｔ ｕ 和 ． ｉ ｒｍ， ｏ ｔ Ｃ ．ｅ ｉ ， １ｆ ｉ ｎ ｓｍ ｖ ｉｓ ｖｕ ｉｍ ｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＤＧ （ Ｇ Ｅ 变性梯度凝胶电泳法）是在普通凝胶 电 ， 泳基 础上发 展起 来 的 Ｄ Ａ分离技 术 ：Ｎ Ｎ Ｄ Ａ分子在 解 链温度下发生变性 ， 双螺旋结构部分融解 ， 双链变 为单链 ， 碱 基 暴 露 出来 ， 们 与 变 性 剂 （ 素 ） ４种 它 尿 产 生不 同 的相互 作 用 。凝胶 中变 性剂 呈 梯度 分 布 ， 则变性 Ｄ Ａ分子在凝胶 中由于变性剂的存在 ， Ｎ 移 动 速度 发生 变化 ，最 终停 止 在 特 定 的位 置 ， 成分 形
ｏ ｉｒ ｂ ｎ ｃ ｍ ｐ ｓｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｆｍ ｃ ｏ ｅ ｉ ｏ ｏ ｔ ｒ ｃ ｓ ｎ
于改善 环境 、 效 利用 生 物 资 源具 有 重要 意 义 。堆 有
１１ 细 菌 ．
在好 氧堆 肥过程 中 ， 细菌凭 借强 大 的 比
肥就是利用 自 然界中广泛存在的微生物 ， 在人工控 制 的条件下 ，将可生 物 降解 的有 机 物转化 为肥料 的
＊通讯作者 ： 王立群（９６一）男 ， １５ ， 教授， 主要研究方向 ： 应用微生物学 ， Ｅ—ｍ ｉ ｗ ｎｌｕｄ＠１３ ｃｉ。 ａ ： ａｇｉ ｒ ６ ．ｏ ｌ ｑ ｎ
维普资讯
３ ２
生 物 信 息 学
第５ 卷
２ 堆肥微生物群落结构分析
收稿 日 ： ０ —１ — ３ 修 回 日 ： ０ — ６ ２ 期 ２ ５ ２ ２； ０ 期 ２ ６ ０—４ ０
胞内酶和胞外酶---微生物的代谢
胞内酶和胞外酶---微生物的代谢微生物在生长发育和繁殖过程中，需要不断地从外界环境中摄取营养物质，在体内经过一系列的生化反应，转变成能量和构成细胞的物质，并排出不需要的产物。
这一系列的生化过程称为新陈代谢。
代谢作用是生物体维持生命活动过程中的一切生化反应的总称。
它是生命活动的最基本特征。
代谢作用包括分解代谢(异化作用)和合成代谢(同化作用)。
分解代谢是指生物体将各种营养物质和细胞物质降解成简单的产物，即由大分子物质降解成小分子物质并产生能量的过程。
合成代谢是指将分解代谢所提供的或从环境中所吸收的小分子物质合成大分子物质的过程。
分解代谢为合成代谢提供原料和能量，而合成代谢又为分解代谢提供物质基础，两者相互对立而又统一，在生物体内偶联着进行，使生命繁衍不息。
（一）微生物的酶：生物体内的化学反应几乎都要依靠酶的催化才能进行。
酶是由生物细胞合成的，以蛋白质为主要成分的生物化学反应催化剂。
从化学组成来看，可分为简单蛋白和结合蛋白两种酶。
根据酶在细胞中的活动部位，也可将酶分为胞外酶和胞内酶两种。
酶作为生化反应的催化剂和其他的催化剂一样，能显著改变反应的速度，但不能改变反应的平衡点。
酶有以下几个特点：催化反应的效率高、具有高度的专一性、容易失活、活性受调节控制等。
（二）微生物的能量代谢：所有生物进行生命活动都需要能量，因此，能量代谢成了新陈代谢中的核心问题。
自然界中的能量以多种形式存在，但生物只能利用光能或化学能，而光能也必须在一定的生物体（光合生物）内转化成化学能后，才能被生物利用。
一个化学反应只有在一定条件下，当有能量放出时才能自由地进行，即自由能的变化为负值时，反应才能进行，这种反应称为放能反应；如果产物的自由能大于反应物的自由能时，必须供给能量才能进行反应，称为吸能反应。
在生物体内，吸能反应所需要的能量是由放能反应来供给的，两者是偶联进行的。
其中的能量载体主要是ATP。
ATP是腺嘌呤核甘三磷酸（简称腺三磷）的缩写， ATP的生成和利用是微生物能量代谢的核心。
畜禽粪便发酵生产生物有机肥工艺技术
畜禽粪便发酵生产生物有机肥工艺技术目前，好氧发酵是实现畜禽粪便无害化和资源化的最主要途径，它不仅可以解决畜禽粪便的环境污染问题，而且对于发展生物有机肥，促进农业的可持续发展有着重要的意义。
畜禽粪便的资源化利用角度出发，以工业化生产生物有机肥为目的。
一、好氧发有机物的好氧堆肥实际上就是基质在土著微生物或外源微生物的作用下进行好氧发酵的过程。
在发酵过程中，粪便中的溶解性有机物透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物吸收利用，非溶解性的大分子物质由微生物所分泌的胞外酶分解为小分子溶解性物质，再由细胞吸收利用。
微生物通过自身的生命活动一氧化、还原、合成等过程, 把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物并释放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，合成新的细胞物质，于是微生物逐渐生长繁殖，产生更多的生物体和胞外酶，继续进行一系列的生化作用。
二、好氧发酵的微生物作用过程好氧发酵是在有氧气参加的条件下，借助微生物的作用而实现的，所以微生物是好氧发酵成败的关键因素。
发酵过程中温度不断的发生变化，随着温度的变化，微生物类群也处在一个不断进行的动态变化之中。
依据温度的变化，可将堆肥发酵过程分为三个阶段：升温阶段、高温阶段、降温或腐熟保温阶段。
1、升温阶段升温阶段主要是中温性微生物占优势（冯明谦和刘德明，1999） o 在发酵之前，物料中就存在着各种有害的、无害的土著菌群，当温度和其他条件适宜时，各类微生物菌群开始繁殖。
当温度达到25°C以上时，中温性微生物菌群进入旺盛的繁殖期，开始活跃地对有机物进行分解和代谢，以势抱菌和霉菌等嗜温好氧性微生物为主的菌群将单糖、淀粉、蛋口质等易分解的有机物迅速分解，产生大量的热。
2、高温阶段当发酵温度上升到40°C以上时，即进入高温阶段。
除少部分残留下来的和新形成的水溶性的有机物继续分解外，复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等开始强烈的分解，同时腐殖质开始形成，出现了能溶于碱的黑色物质。
胞内酶和胞外酶---微生物的代谢
胞内酶和胞外酶---微生物的代谢微生物在生长发育和繁殖过程中，需要不断地从外界环境中摄取营养物质，在体内经过一系列的生化反应，转变成能量和构成细胞的物质，并排出不需要的产物。
这一系列的生化过程称为新陈代谢。
代谢作用是生物体维持生命活动过程中的一切生化反应的总称。
它是生命活动的最基本特征。
代谢作用包括分解代谢(异化作用)和合成代谢(同化作用)。
分解代谢是指生物体将各种营养物质和细胞物质降解成简单的产物，即由大分子物质降解成小分子物质并产生能量的过程。
合成代谢是指将分解代谢所提供的或从环境中所吸收的小分子物质合成大分子物质的过程。
分解代谢为合成代谢提供原料和能量，而合成代谢又为分解代谢提供物质基础，两者相互对立而又统一，在生物体内偶联着进行，使生命繁衍不息。
（一）微生物的酶：生物体内的化学反应几乎都要依靠酶的催化才能进行。
酶是由生物细胞合成的，以蛋白质为主要成分的生物化学反应催化剂。
从化学组成来看，可分为简单蛋白和结合蛋白两种酶。
根据酶在细胞中的活动部位，也可将酶分为胞外酶和胞内酶两种。
酶作为生化反应的催化剂和其他的催化剂一样，能显著改变反应的速度，但不能改变反应的平衡点。
酶有以下几个特点：催化反应的效率高、具有高度的专一性、容易失活、活性受调节控制等。
（二）微生物的能量代谢：所有生物进行生命活动都需要能量，因此，能量代谢成了新陈代谢中的核心问题。
自然界中的能量以多种形式存在，但生物只能利用光能或化学能，而光能也必须在一定的生物体（光合生物）内转化成化学能后，才能被生物利用。
一个化学反应只有在一定条件下，当有能量放出时才能自由地进行，即自由能的变化为负值时，反应才能进行，这种反应称为放能反应；如果产物的自由能大于反应物的自由能时，必须供给能量才能进行反应，称为吸能反应。
在生物体内，吸能反应所需要的能量是由放能反应来供给的，两者是偶联进行的。
其中的能量载体主要是ATP。
ATP是腺嘌呤核甘三磷酸（简称腺三磷）的缩写， ATP的生成和利用是微生物能量代谢的核心。
简述好氧堆肥的微生物过程
一，名词解释：1 固化：利用物理或化学的方法将有害的固体废物与能聚结成固体的某种惰性基材混合，从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。
2 湿式破碎：它将含有纸类物质的垃圾投入特制的破碎机内，和大量水流一起剧烈搅拌破碎，使之成为浆液。
由于破碎方法中使用大量的水，因此称为湿式破碎。
3 低温破碎：利用常温下难以破碎的固体在低温时变脆的性能对其进行破碎的方法，同时还可以根据不同物质的脆化温度的差异进行选择性的破碎。
4 重悬浮液：硅铁，铅矿，磁铁矿等与水按一定比例的混合液。
5 无害化：已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物，经过物理，化学或生物的方法，进行对环境无害化或低危害的安全处理，处置达到废物的消毒，解毒或稳定化。
6 分类储存：7分类收集：指根据废物的性质，后续处理方法不同，将不同的废物分开收集和存放。
8重力分选：在活动或流动的介质中按颗粒的密度或粒度的不同进行分选的过程。
9 热解：有机物在无氧或缺氧的状态下加热，使之分解的过程。
二，填空题1衡量固化效果好坏：浸出率和增容比2堆肥完成的指标：腐熟度，颜色，气味3填埋场的类型:自然衰减型填埋场，全封闭型填埋场，半封闭型填埋场。
4固体废物污染防治三化原则：无害化，减量化，资源化三，选择1哪些不是粉煤灰的成分：二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化镁2 压实器根据什么选择：压缩比四，简答题1.简述好氧堆肥的微生物过程：1.在堆肥过程中，生活垃圾中的溶解性的有机物可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收。
2.对于不溶胶体和固体有机物，先附着在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。
3.微生物通过自身的生命活动，进行分解代谢和合成代谢，将一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长活动所需要的能量。
另一部分有机物转化为生物体必须的营养物质，进而合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。
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40d,这与非相似性指数结果一致,并使真菌在整个体系中影响力加大.
关键词：胞外酶；木质纤维素降解；微生物群落演替；堆肥；醌指纹法
中图分类号：X705
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2009)05-0524-07
Influence of extracellular enzymes on microbial community’s succession in composts. SU Feng-feng, ZENG Guang-ming*, HUANG Dan-lian, FENG Chong-ling, HU Shuang (College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China). China Environmental Science, 2009,29(5)：524~530 Abstract：The effect of extracellular enzymes of Phanerochaete Chrysosporium on the lignocellulose degradation and the succession of microbial community in agricultural waste composts were studied. Extracellular enzymes had negative effect on total quinone content in the initial stage of composting, but this inhibitory effect decreased gradually along with the composting process. At the end of composting, the extracellular enzymes improved the diversity and evenness of the microbial community, and significantly increased the degradation amount of lignin and hemicellulose. The quinone profile showed that the bacteria indicated by MK-7 as major quinone were predominant after the mesophilic phase, and there was no new dominant microbe found in the composting with the enzyme additive. But extracellular enzymes had great positive effects on menaquinones and promoted the amount of long-chain menaquinones during the final phase of composting. The principal component analysis indicated that the greater effects of extracellular enzymes on the microbial community were observed on 3 d and 40 d than other days, which was consistented with the dissimilarities analysis result. In addition, the extracellular enzymes enhanced the effect of fungi in the whole system. Key words：extracellular enzymes；lignocellulose degradation；microbial community’s succession；composts；quinone profile method
XQk=TQk/TQmax
(3)
n
∑ DQ=( fk )2
(4)
k =1
EQ=DQ/n
(5)
右 3 个截面的上、中、下 3 个高度取适量样品混 合,实时测量温度、含水率等参数. 1.3 分析方法
木质纤维素:利用 FOSS 半自动纤维素测定
∑ D(i, j) = 1 n 2 k =1
fki − fkj
堆肥被认为是将固体废物减量化、资源化的 最佳途径,其实质是微生物群落结构演替的动态 过程[1].大多数微生物都含有一种主要的醌[2],醌 指纹法广泛应用在不同生态系统,包括土壤、活 性污泥[3]和生物反应器[4].该方法也应用于堆肥 领域,Tang 等[5-6]证明了醌指纹法在检测堆肥中 微生物群落演替的有效性.
1.1 堆肥原料
醌类进行高效液相色谱分析,反相柱(Zorbax-C18,
稻草取自长沙市郊农场,风干后切成长约 4.6mm×150mm×5μm,安捷伦公司),二极管阵列
15~20mm 的小段.土壤取自长沙岳麓山林间表层 探测器(1100 Series,安捷伦公司).甲基萘醌和泛
的黑色腐土,风干后过 10 目筛.将风干后的稻草、 醌色谱条件为乙腈:异丙醇=75:25(体积比)、甲醇:
(6)
式中:Ak 为第 k d 木质素(纤维素或半纤维素)的降
解总量;B 为堆肥原料中木质素(纤维素或半纤维
仪测定[11].分别测定出样品中性洗涤纤维(NDF)、 素)的总量;TQk 为第 k d 总醌量;TQmax 为堆肥各 酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)含 时期最大总醌量;XQk 为第 k d 的相对总醌值; fk 量,并测定出灰分的含量.半纤维素含量为 NDF 为醌 k 的摩尔比例; n 为醌种类数; fki、fkj 为样品 与 ADF 的质量差,纤维素含量为 ADF 与 ADL 的 i、j 中醌 k 的摩尔比例.
秸秆以及城市生活垃圾中的木质纤维素作 为堆肥的主要物质之一,其堆腐过程是在微生物 及其分泌的酶作用下进行的.研究表明[7],黄孢原 毛平革菌作为白腐菌的典型菌,通过自身分泌的
多种胞外酶的共同作用可迅速、有效地降解木质 纤维素.毕鑫等[8]证明了胞外酶在体外降解植物 原料的可行性.然而关于农业废物堆肥进程中胞 外酶的作用及对其他因子的影响的研究较少.本 研究以醌指纹法为研究手段,采用液态深层发酵 产酶法制取具有较佳酶活性配比[9]的胞外酶 液,
组为对照样,进行常规堆肥;B 组根据本课题组前 群落组成(醌指纹图谱)的差异性,其计算见式(6):
期实验结果[10],添加具有较佳木质素降解能力的
木质纤维素相对降解率=(Ak /B)×100% (1)
胞外酶液 720mL.
TQ=峰面积/[样品质量×(1-含水率)] (2)
堆肥在室温下进行,定期人工翻堆(前 2 周每 3d 翻堆 1 次,后期每 6d 翻堆 1 次),以确保堆料获 得充足的氧气.堆肥持续 50d,每隔一定周期从堆 体中取样分析,采用多点取样法,即从堆肥左、中、
土壤、蔬菜和麸皮按 75:80:28:30 的质量比混合 异丙醇=60:40(体积比),分别在波长 270,275nm 检
均匀即得堆肥原料(1.8kg,干样).该堆料有机质含 测.醌类型根据醌保留时间和紫外光谱确定.
量约为 62.2%,C/N 约为 30.9:1,木质纤维素含量 1.4 统计分析
为 47.3%,其中木质素、纤维素、半纤维素比例
收稿日期：2008-10-13 基金项目：教育部长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0719);国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (50808073); 湖 南 省 环 境 保 护 科 技 项 目 (2007185) * 责任作者, 教授, zgming@
5期
苏峰峰等：胞外酶对堆肥中微生物群落演替的影响
所必需的其他营养成分.
计算.多样性指数(DQ)表征微生物的多样性,均
1.2 堆肥实验方法
匀性指数(EQ)表征微生物种的分布均匀性[5],按
堆料分 A、B 2 组(每组 2 个平行样,所有相 式(4)、式(5)计算.Hiraish 等[14]定义了非相似性指
关测定数据均为平行样均值校正误差后所得).A 数(D),D 值定量地说明了不同堆肥样品中微生物
TQ(XQ)的变化可指征微生物量的变化.由 图 2 可见,整个堆肥进程中,15d 微生物量达到最 大,随后微生物量降低,这是由于堆肥后期有机物 基本降解完,营养物质的缺乏导致微生物的死亡. 随着可利用 C 源的减少,堆肥后期微生物量递减 并趋于稳定,其终值略高于堆肥初期.大量具有生 物活性的微生物的存在说明成熟堆肥是一种良 好的有机肥料.
根据堆肥进程木质纤维素降解量,由式(1)计
分别为 13.3%、40.2%和 46.5%,控制堆料含水率 算出木质纤维素相对降解率[13].根据液相色谱图
65%.其中菜叶作为调理剂,麸皮提供微生物所需 中各类醌的特征峰面积,由式(2)可算出样品总醌
的氮源,土壤用以提供土著微生物及微生物生存 (TQ),便于比较,以相对总醌值(XQ)分析,按式(3)
质量差,木质素含量为 ADL 与灰分的质量差.
醌指纹聚类分析、主成分分析由 SPSS 13.0
醌指纹法[12]:取 10g 样品(湿重)装入离心管, 统计软件完成.
526
中国环境科学
29 卷
温度(℃) XQ
2 结果与讨论
2.1 堆肥过程中温度变化及木质纤维素的降解 前期实验表明[15],堆肥进程可分为一次发酵
物生长具有抑制作用,且随堆肥时间的延长逐渐减弱;堆肥后期,胞外酶可提高微生物群落的多样性和均匀性,并促进木质素和半纤维素的
大量降解.醌指纹数据显示,胞外酶并未引起新的优势醌的出现,进入高温期后,以 MK-7 为主要醌类的微生物作为优势菌群,且这种优势一