铁屑对菊芋秸秆与猪粪共消化的强化效果及机制分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 宁冰玉

作者： 宁冰玉;刘海林;朱德锐;韩睿

作者机构：

关键词： 铁屑;共消化;微生物群落;种间直接电子传递;代谢组学

期刊名称： 环境科学研究

ISSN： 1001-6929

年卷期： 2025 年 38 卷 003 期

页码： 642-652

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 零价铁可以强化厌氧消化过程，铁屑是一种廉价易得的零价铁。为评估铁屑在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中应用的可行性，以中温批式厌氧消化为基础，在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中添加不同浓度(0、2%、6%、10%、14%)的铁屑(粒径4 mm)，探讨其对厌氧消化的强化效果及机理。结果表明：(1)铁屑的添加提高了菊芋秸秆与猪粪共消化系统的产甲烷性能，当添加浓度为6%时，累积甲烷产量最高，为389.67 mL/g(以挥发性固体计)，较未添加铁屑的对照(CK)提高了22.39%；且该处理具有较好的经济效益。(2)微生物分析显示，与CK相比，细菌类群中，具有水解酸化功能的DMER64和嗜蛋白菌属(Proteiniphilum)以及与产甲烷菌存在互营关系的unclassified＿Synergistaceae、Syner-01和unclassified＿Anaerolineaceae等类群的相对丰度在添加铁屑各处理样品中较高；古菌类群中，添加铁屑各处理样品中的乙酸营养型古菌类群甲烷丝菌属(Methanothrix)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度较高。同时，铁屑的添加还通过促进参与种间直接电子传递(DIET)微生物(unclassified＿Anaerolineaceae、Methanothrix和Methanosarcina)的富集，强化微生物间的电子传递，这可能是甲烷产量增加的主要原因之一。(3)代谢组学分析发现共66种代谢物可能与铁屑添加有关，且铁屑的添加影响了共消化系统的代谢途径，差异代谢物主要富集在次生胆酸生物合成(Secondary bile acid biosynthesis)、细菌趋化性(Bacterial chemotaxis)、ABC转运蛋白(ABC transporters)、色氨酸代谢(Tryptophan metabolism)、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(Alanine、aspartate and glutamate metabolism)等代谢通路。研究显示，铁屑的添加可以通过加速发酵启动、提高微生物活性、强化微生物间的DIET和促进关键代谢过程等来提升共消化性能。

分类号： X71

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