基于花园土壤的 MFC电压输出特征及阳极菌落结构的研究

摘要微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）作为一种新型的生物反应器，是在电化学技术的基础之上，以微生物为催化剂分解有机物将储存在其中的化学能转化为电能。这种全新的技术不仅能实现垃圾废物处理，还能实现有机废物资源化利用。本文以玉泉河河流底泥（SD）、花园土壤深层土（DS）、花园表层土（TS）作为菌种来源，经出水处理后与底物混合均匀并接种到微生物燃料电池中，在环境温度 25℃条件下启动，稳定运行后测定其电压变化，并利用高通量测序技术分析不同接种物富集的电极生物的群落结构，分析研究花园里层土菌种来源 MFC 的产电效能和花园里层土中菌落结构。结果发现在以 DS 为接种源的MFC 具有更快的启动周期和更稳定的电压输出，且 DS 阳极电极微生物群落结构复杂程度高于其他阳极，TS 阳极微生物群落结构多样性更好。在“门”水平下各样本中微生物优势菌群分布在变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门。 51076
毕业论文关键词：微生物燃料电池高通量测序微生物群落产电菌 Research of The Garden Soil Microbial Fuel Cell Colonies Producing Electric Properties And Structure Abstract Microbial fuel cell as a new bioreactor is based on the electrochemical technology, microbial decomposition of organic matter as a catalyst stored energy into electrical energy at which the chemical. The new technology can not only achieve waste waste disposal, but also to achieve the organic waste into resources. In this paper, Yuquan River river sediments (SD), garden soil deep soil (DS), garden topsoil (TS) as a source of bacteria, after the water mixed with the substrate and inoculated into microbial fuel cell, at an ambient temperature of 25 ℃ start conditions, After the determination of the stable operation of the voltage change and the use of high-throughput sequencing analysis of community structure in different inoculum enriched biological electrode, analysis of layered soil bacteria garden MFC source electricity production efficiency and the garden soil layer structure of colonies . It was found in D is the inoculum source of MFC has a faster start-up period and more stable voltage output, and the complexity of the microbial community structure than other DS anode electrode anode, TS anode microbial community structure persity better. In the "gate" levels in each sample microbial flora distribution advantage Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroides and actinomycetes. Key Words： Microbial fuel cell High-throughput sequencing Microbial community Bacteria produce electricity

摘要-I

AbstractII

目录III

1.绪论1

1.1能源现状-1

1.2环境现状-1

1.3微生物燃料电池（MicrobialFuelCell,MFC）1

1.4微生物中的产电菌2

2.材料与方法3

2.1实验试剂和反应器的启动运行3

2.2电压数据采集5

2.3微生物菌落分析5

3.结果与分析6

3.1不同菌种来源的MFC的电压输出分析6

3.2OUT-based及多样性分析7

3.3稀释性曲线分析8

3.4Shannon-Wiener曲线分析9

3.5Rank-Abundance曲线分析-10

3.6多样本相似度与柱状图组合分析-10

3.7菌落结构组成图分析11

结论15

讨论16

参考文献-19

致谢17

1.绪论 1.1能源现状 1996 年的 Nobel 化学奖获得者理查德.斯莫利说： “能源问题是人类面临的最严峻的也是唯一的挑战。 ”[1]能源是人们日常生产生活中不可或缺的重要资源，对于人类社会的发展进步具有重要的促进作用。第一次工业革命后，产业大发展以及人类对能源不加节制的利用，各种矿物资源被大规模的开采，能源短缺问题逐年凸显。进入 21 世纪以后，随着人类社会经济的快速发展，能源消耗速度日趋加快，能源的供求矛盾日益突出。能源短缺这一问题已经成为制约社会经济发展的最大阻碍；能源供求现状将影响着人类未来的生产活动与经济发展。目前全世界的能源供应仍然是以化石燃料为主，其中石油、煤、天然气三种化石燃料占据了全球能源结构的近 80%。人类拥有今天的辉煌成就，与化石燃料密切相关。但是，不容置疑的，化石燃料作为不可再生资源不可能永远支撑人类社会发展的需求。石油预计将在未来的 100 年或者更久之后枯竭，未来十年间，石油将会出现供不应求的状况[2,3]。而煤炭资源或许还能满足 100-200 年的需求[4]。为了解决能源危机，尽管人类已经开发出很多新型清洁能源，如核能、太阳能、风能、地热等，但是由于安全性、转换率低、地域条件等因素限制，仍然无法被广泛的开发利用。 1.2 环境现状在开采和利用化石燃料的过程中所带来的环境污染也成为当今世界所面临的另一个重大问题。除了化石燃料所造成的污染，人类日常的生产活动同样对环境造成了很大的污染，如工业废水、生活污水、生活垃圾等。工业生产堆积了大量的垃圾，不仅会占取大量耕地，而且存在于垃圾中的重金属、寄生虫、病菌、有机污染物也是城市环境卫生的一大公害。目前我国处理这种工业垃圾的方法一般包括掩埋、焚烧等。但是在处理这些垃圾的同时，又会造成地下水污染、空气污染。寻求一种有效的有机废物处理方式已经成为当前最重要的研究问题。基于花园土壤的 MFC电压输出特征及阳极菌落结构的研究 :http://www.youerw.com/shengwu/lunwen_54588.html