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华北地区规模化养殖场氧化塘秋冬季甲烷排放特性与机制

文献类型： 中文期刊

作者： 张浩锐;许华生;张卓毅;田彦锋;李鑫;林立鸿;王悦;朱志平

作者机构：

关键词： CH4;氧化塘;污水贮存;现场监测;产甲烷菌

期刊名称：中国环境科学

ISSN： 1000-6923

年卷期： 2025 年

页码：

收录情况： EI（2025版） ; ; 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版）

摘要： 规模化养殖场氧化塘是重要的甲烷(CH4)排放源，由于氧化塘气体监测相对难度大，成本高，致使氧化塘CH4排放现场监测研究缺乏，不能有效支撑氧化塘CH4排放规律的解析和减排的设计.本研究于2024年10月至11月采用动态箱法对华北地区五个典型养殖场氧化塘CH4排放通量进行监测，并结合气象、水质、微生物等数据探究CH4排放的影响因素和机制.五个氧化塘CH4排放通量范围为4.3～99.8 g·m-2·d-1，其中密云猪场第二级氧化塘（MY＿L2）排放水平显著偏低，主要归因于污水中有机质已在畜舍水泡粪系统及前端黑膜沼气池中大量分解.CH4排放通量与乙酸浓度呈极显著正相关（r=0.74， p<0.01），与pH呈现极显著负相关（r=-0.70， p<0.01）;CH4日内的排放通量变化与气温呈显著正相关（r=0.83，p<0.05）.塘中产甲烷菌mcrA功能基因丰度(1.9×107 ～ 4.4×108 copies·mL-1)显著高于甲烷氧化菌pmoA丰度(4.9×104 ～ 5.1×106 copies·mL-1)，结合氧化塘的开放式贮存管理促使氧化塘具有很高的甲烷排放潜力.在五个氧化塘中，三个塘的主导产甲烷古菌群为甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）与甲烷鬃菌属（Methanosaeta），二者均属乙酸营养型产甲烷菌，且此类塘富集产乙酸细菌及复杂有机物降解菌，为乙酸营养型产甲烷菌提供底物;CH4排放最高塘的主导菌群为氢营养型产甲烷菌（甲烷短芽孢杆菌属，Methanobrevibacter），塘中富集乙酸消耗菌，竞争限制乙酸营养型产甲烷菌;一塘中乙酸营养型产甲烷菌与氢营养型产甲烷菌均衡共存，由梭状芽孢杆菌属（Clostridium）同步供应乙酸与H?/CO?.塘中乙酸营养型产甲烷菌（p<0.05）与细菌（p<0.01）群落结构变化对CH4排放变化有重要影响.氧化塘的CH4减排迫在眉睫，在关注粪污前端处理工艺如畜舍清粪技术和固液分离外，还需关注氧化塘中pH调控技术或降低乙酸浓度等工艺的开发，以实现氧化塘CH4有效控排.

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