Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/5581
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dc.contributor.advisor廖文彬zh_TW
dc.contributor.author王怡娟zh_TW
dc.date2003zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:35:07Z-
dc.date.available2014-06-06T06:35:07Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/5581-
dc.description.abstract中文摘要 本研究主要是藉由外加碳源(甲醇、乙醇、甲酸、乙酸和葡萄糖) 於掩埋場覆土中,以促進掩埋場覆土甲烷氧化作用,進而以馴化實驗模擬掩埋場覆土產生甲烷之環境甲烷氧化作用之現象,最後探討甲烷氧化速率和菌數之相關性。 碳源添加實驗中,添加1、2、5 mg CH3OH/g dry soil和1、2、5 mg Glu./g dry soil之土樣對甲烷氧化作用有明顯促進的現象,但是添加10 mg CH3OH/g dry soil和10 mg Glu./g dry soil之土樣由於二氧化碳累積過多,造成不利於土壤中甲烷氧化菌生長的環境,後續進行馴化實驗前,已經將累積在錐形瓶內之二氧化碳趕出。由馴化實驗過程中,可知添加碳源之土樣甲烷氧化速率遠大於空白組。 添加甲酸和乙酸之土樣中會造成低pH值,而降低甲烷氧化菌的活性,形成較不利甲烷氧化作用的環境。添加甲醇和葡萄糖之土樣反應後pH值維持在中性範圍,其甲烷氧化菌數分佈高達105MPN/g dry soil,可知該掩埋場最適合甲烷氧化菌生長之pH值範圍為6.0-7.5之間。 甲烷氧化菌數和甲烷氧化速率之相關係數(R2)偏高,約高達0.9,可知掩埋場覆土甲烷氧化菌和氧化速率是成正比之關係,這個結果可作為日後掩埋場估計甲烷氧化速率和菌數之用。 本研究空白組之土樣有碳源不足的現象,添加甲醇和葡萄糖除了促進土壤中甲烷氧化作用的進行外,同時也提供甲烷氧化菌生長所需之碳源以維持生長之活性。故可在掩埋場覆土中外加碳源,使土壤中有機質含量提升,必能有效的增加甲烷氧化作用。由此可知外加碳源對土壤中之甲烷氧化菌生長是一項重要的因子。 關鍵字:掩埋場、碳源、甲烷氧化作用、甲烷氧化菌zh_TW
dc.description.abstractAbstract The main object of this research is to stimulate the methane oxidation in the cover soils of landfill by adding external carbon sources (methanol, ethanol, formic acid, acetic acid and glucose), then simulate the phenomenon of methane oxidation in batch experiments.Finally investigate the correlation of the rate of methane oxidation and the number of bacterium. After adding carbon sources into the soils with 1、2、5 mg CH3OH/g dry soil and 1、2、5 mg Glu./g dry soil , the methane oxidation significantly increased. However, because of too much carbon dioxide cumulated, the soils after adding 10 mg CH3OH/g dry soil and 10 mg Glu./g dry soil became unfavorable environment for the methanotrophs. For the following experiments, we have exhausted the carbon dioxide cumulated in the flask bottle. From the result of experiments, we notice that the rate of methane oxidation in the soils of adding external carbon sources is faster than the blank. The soils after adding formic acid or acetic acid would have low pH value, therefore reducing the activity of methanotrophs and becoming unfavorable environments for methane oxidation. The pH value in the soils after adding methanol and glucose remained within the neutral range, and the distribution of methanotrophs reached the number of 105 MPN/g dry soil. Therefore, we can conclude that the pH value of the most favorable landfill for the growing of methanotrophs is between 6.0-7.5. The correlation coefficient (R2) between the number of methanotrophs and the speed rate of methane oxidation is high, and it is about 0.9. This result can be used for landfills to estimate the rate of methane oxidation based on and the number of methanotrophs afterward. The blank soils in this research have a phenomenon of insufficient carbon sources. Adding methanol and glucose not only increases the methane oxidation in the soils, but also provides the needed carbon sources for the growth to maintain the activity. We can add external carbon sources in the soils of landfill to increase the quantity of organic compounds, so that to assure the methane oxidation to be efficient. Therefore, adding external carbon sources is an important practice for the growing of methanotrophs in the soils. Keywords: Landfill, Carbon sources, Methane oxidation, Methanotrophszh_TW
dc.description.tableofcontents總目錄 中文摘要……………………………………………………...……...…....…I 英文摘要……………………………………………………...…...……….III 總目錄………………………………………………………………………V 表目錄………………………………………………………..…...…..…....IX 圖目錄………………………………………………………………...…….X 第一章 前言……………………………………………...……………….1-1 1-1研究動機…………………………………………………...…….1-1 1-2研究目的與內容……………………………………………...….1-3 1-3研究流程……………………………………………………...….1-4 第二章 文獻回顧…………………………………………………...…….2-1 2-1基質甲烷……………………………………………………..…..2-1 2-1-1甲烷的特性…………………………………………...……2-1 2-1-2甲烷之溫室效應特性…………………………………..…2-1 2-1-3大氣甲烷的產生和消失…………………………………..2-2 2-2碳循環……………………………………………………...…….2-4 2-2-1碳的同化作用……………………………………...………2-4 2-2-2外加含碳物質對土壤之分解作用………………...………2-5 2-3甲烷氧化菌………………………………………….….…….….2-6 2-3-1甲烷氧化菌之分類及生理特性…………….….…….……2-6 2-3-2甲烷氧化菌之生態特性………………………….…….…2-8 2-4甲烷氧化作用…………………………………………..……....2-10 2-4-1甲烷單氧氧化酵素……………………..…………..….…2-10 2-4-2甲烷氧化菌氧化甲烷之機制……………...……………..2-12 2-5影響甲烷氧化之因子…………………...………….……….….2-16 2-5-1甲烷…………...……………………….…...….………….2-16 2-5-2氧氣…………………………………………….………....2-16 2-5-3含水率………………………………………….………....2-16 2-5-4溫度…………………………………………………..…...2-17 2-5-5 pH值……………………………………………………...2-17 2-5-6土壤深度…………………………………………….……2-18 2-5-7銨鹽……………………………………………………….2-18 2-5-8銅離子(Cu2+)……………………………………………...2-19 2-5-9抑制物質………………………...………………………..2-19 2-5-10有機物…………………………………………….……..2-19 第三章 材料與方法………………………………………………...…….3-1 3-1研究樣區…………………………………………………………3-1 3-1-1樣區描述…………………………...………………………3-1 3-1-2採樣方法…………………………………………………...3-3 3-2實驗設備……………………………………..…………………..3-4 3-2-1硬體設體………………………………………………...…3-5 3-2-2操作條件………………………………………………...…3-6 3-2-3標準氣體檢量線之製作………………………………...…3-7 3-2-4氣體濃度分析之QA/QC………………………………..…3-8 3-3實驗方法……………………………………………………...….3-9 3-3-1土壤基本性質分析…………….……………..……………3-9 3-3-2碳源添加試驗…………………………………………….3-13 3-3-3間歇式馴化實驗………………………………………….3-16 3-3-4菌數分析與反應速率實驗……………………………….3-17 3-3-5甲烷氧化菌菌數分析…………………………………….3-19 3-4統計分析方法…………………………………………………..3-25 第四章 結果與討論……………………………………..………………..4-1 4-1添加不同碳源對甲烷氧化之影響………………………………4-2 4-1-1添加甲醇對甲烷氧化之影響……………………………...4-2 4-1-2添加乙醇對甲烷氧化之影響……………………………...4-8 4-1-3添加甲酸和乙酸對甲烷氧化之影響…………………….4-11 4-1-4添加葡萄糖對甲烷氧化之影響………………………….4-15 4-2添加不同碳源對甲烷氧化菌數之影響……………………..…4-20 4-3 pH值變化對甲烷氧化作用之影響…………………...……….4-24 4-4間歇式馴化實驗……………………..…………………………4-27 4-4-1添加甲醇馴化實驗……………………………………….4-27 4-4-2添加葡萄糖馴化實驗…………………………………….4-37 4-5菌數和氧化速率之探討………………………………………..4-46 4-6綜合性探討……………………………………………………..4-53 第五章 結論與建議……………………………………………………..5-1 5-1結論………………………………………………………………5-1 5-2建議…………………………...………………………………….5-3 參考文獻………………………………………………………………….R-1 附錄一 外加碳源實驗甲烷濃度變化…………………………………...….I 附錄二 外加碳源實驗二氧化碳產生量………………………………….IV 附錄三 外加碳源之甲烷氧化速率……………………………………...VII 附錄四 間歇式馴化實驗-添加甲醇………………….…………………VIII 附錄五 間歇式馴化實驗-添加葡萄糖………………………..……..….XIV 附錄六 連續式實驗…………………………….………..………..XX 表目錄 表2-1甲烷的特性………………………………………….…………..…2-3 表2-2甲烷氧化菌分特徵表………………………..………...…..………2-9 表2-3溶解性和膜結合性單氧氧化酶之比較表…………...…………..2-13 表3-1實驗過程所使用之工具及用途………………….……………..…3-4 表3-2氣相層析儀(GC)之操作條件…………………………...………....3-6 表3-3無機營養源成分及濃度……………………………………….....3-21 表3-4三連續稀釋度(10 ml、1 ml、0.1 ml)五試管重複測試時, 不同陽性結果組合之MPN值及95%可信賴極限……………..3-22 表3-5連續稀釋度(10 ml、1 ml、0.1 ml)三試管重複時, 不同陽性結果組合之MPN值及95%可信賴極限………….....3-23 表4-1掩埋場覆土基本性質分析…………………………………..…….4-1 表4-2外加不同碳源之甲烷氧化菌數表…………………………….…4-22 表4-3碳源溶液和甲烷氧化作用前後土樣之pH值變化表…………..4-26 表4-4添加甲醇多次馴化實驗反應速率常數表……………………….4-33 表4-5添加葡萄糖多次馴化實驗反應速率常數表…………………….4-42 圖目錄 圖2-1膜結合細性甲烷單氧氧化酵素的組成…………………...…..…2-15 圖2-2甲烷氧化菌代謝甲烷的途徑………………………..……..…….2-15 圖3-1掩埋場之平面配置圖……………………………………..……….3-2 圖3-2碳源添加實驗流程圖……………………………………..……...3-15 圖3-3菌數分析流程圖…………………………………………..……...3-24 圖4-1添加不同濃度之甲醇於30℃下甲烷氧化趨勢圖………………..4-6 圖4-2添加不同濃度之甲醇於30℃下二氧化碳產生趨勢圖………….4-6 圖4-3添加甲醇對甲烷氧化速率之影響………………………………...4-7 圖4-4添加不同濃度之乙醇於30℃下甲烷氧化趨勢圖……………….4-10 圖4-5添加不同濃度之乙醇於30℃下二氧化碳產生趨勢圖…………4-10 圖4-6添加不同濃度之甲酸於30℃下甲烷氧化趨勢圖………………4-13 圖4-7添加不同濃度之甲酸於30℃下二氧化碳產生趨勢圖………….4-13 圖4-8添加不同濃度之乙酸於30℃下甲烷氧化趨勢圖……………….4-14 圖4-9添加不同濃度之乙酸於30℃下二氧化碳產生趨勢圖…………4-14 圖4-10添加不同濃度之葡萄糖於30℃下甲烷氧化趨勢圖…………..4-18 圖4-11添加不同濃度之葡萄糖於30℃下二氧化碳產生趨勢圖……..4-18 圖4-12添加葡萄糖對甲烷氧化速率之影響…………………………...4-19 圖4-13外加碳源對甲烷氧化菌數和pH值之關係圖……………….…4-23 圖4-14(A)添加甲醇第一次注入甲烷之氧化趨勢圖…………………..4-31 圖4-14(B)添加甲醇第二次注入甲烷之氧化趨勢圖…………………..4-31 圖4-14(C)添加甲醇第三次注入甲烷之氧化趨勢圖…………………..4-32 圖4-14(D)添加甲醇第四次注入甲烷之氧化趨勢圖…………………..4-32 圖4-14(E)添加甲醇第五次注入甲烷之氧化趨勢圖…………………..4-33 圖4-15(A)添加甲醇第一次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖….…….4-34 圖4-15(B)添加甲醇第二次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖….…….4-34 圖4-15(C)添加甲醇第三次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖….…….4-35 圖4-15(D)添加甲醇第四次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖….…….4-35 圖4-15(E)添加甲醇第五次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖………...4-36 圖4-16(A)添加葡萄糖第一次注入甲烷之氧化趨勢圖………………..4-40 圖4-16(B)添加葡萄糖第二次注入甲烷之氧化趨勢圖………………..4-40 圖4-16(C)添加葡萄糖第三次注入甲烷之氧化趨勢圖………………..4-41 圖4-16(D)添加葡萄糖第四次注入甲烷之氧化趨勢圖………………..4-42 圖4-16(E)添加葡萄糖第五次注入甲烷之氧化趨勢圖………………..4-42 圖4-17(A)添加葡萄糖第一次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖……..4-43 圖4-17(B)添加葡萄糖第二次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖……..4-43 圖4-17(C)添加葡萄糖第三次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖……..4-44 圖4-17(D)添加葡萄糖第四次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖……..4-44 圖4-17(E)添加葡萄糖第五次注入甲烷之二氧化碳產生趨勢圖……..4-45 圖4-18添加不同濃度之碳源對甲烷氧化速率之影響………………...4-49 圖4-19空白組(0 mg/g dry soil)之甲烷氧化菌數分佈圖……………....4-49 圖4-20添加10 mg CH3OH/g dry soil之土樣甲烷氧化菌數分佈圖…..4-50 圖4-21添加10 mg Glu./g dry soil之土樣甲烷氧化菌數分佈…...…….4-50 圖4-22空白組(0 mg/g dry soil)甲烷氧化速率和菌數之關係圖…..…..4-51 圖4-23添加10 mg CH3OH/g dry soil之土樣氧化速率和菌數之關係..4-51 圖4-24添加10 mg Glu./g dry soil之土樣氧化速率和菌數之關係圖…4-52zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher環境工程學系zh_TW
dc.subjectLandfillen_US
dc.subject掩埋場zh_TW
dc.subjectCarbonen_US
dc.subjectMethane oxudationen_US
dc.subjectMethanotrophsen_US
dc.subject碳源zh_TW
dc.subject甲烷氧化作用zh_TW
dc.subject甲烷氧化菌zh_TW
dc.title外加碳源促進掩埋場覆土中甲烷氧化菌生長潛勢之研究zh_TW
dc.titleEffect of Carbon Sources on Methanotrophic Activity in Landfill Cover Soilen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
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