Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/5333
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dc.contributor.advisor廖文彬zh_TW
dc.contributor.advisorWing Ping, Liaoen_US
dc.contributor.author劉惠珍zh_TW
dc.date2001zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:34:34Z-
dc.date.available2014-06-06T06:34:34Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/5333-
dc.description.abstract土壤中氮鹽對甲烷氧化的影響是十分複雜的,包括群落動力、N-turnover及酵素作用等,至今尚未釐清出完整的關係。低濃度氮鹽可以些微促進甲烷氧化作用,一般學者推測的原因為氮源是細胞成長和酵素合成所必須的營養鹽,故適量的銨鹽可提供微生物所需的氮源,因此有助於甲烷的氧化;而高濃度氮鹽抑制甲烷氧化的原因可歸納為下列幾點:(1)基質的競爭(2)微生物間的抑制(3)毒性作用(4)N-tuenover(5)鹽效應等。 本實驗主要是採批次實驗,藉由添加銨鹽、尿素及硝酸鹽於掩埋場覆土土樣中,以探討氮鹽對甲烷氧化之影響為主,並輔以探討其他環境變化因子例如溫度、甲烷濃度對甲烷氧化之影響情形。在實驗的結果中,甲烷氧化能力隨氮鹽添加濃度增加而減少。在添加濃度21μg-N/g soil時,以添加尿素及醋酸銨有些微促進甲烷氧化的作用,而添加硝酸鹽對甲烷氧化的抑制最強烈;添加濃度 210μg-N/g soil時,不管添加何種氮鹽都會對甲烷氧化作用造成遲滯的現象;高濃度的氮鹽,則會長期抑制甲烷氧化。 在溫度對甲烷氧化的影響方面,太高或太低的溫度都不適合甲烷的氧化,在本實驗結果中發現30℃的溫度有最大的甲烷氧化速率,在溫度20-30℃的觀察中,添加銨鹽對甲烷氧化的抑制,會隨溫度的增加而減緩。 甲烷為甲烷氧化菌利用之碳源及能源,由實驗的結果,甲烷濃度愈高,甲烷氧化速率也愈高,其甲烷與氧化速率的關係呈指數函數遞增;而在高基質濃度時,也能減緩氮鹽對甲烷氧化的抑制,並凸顯低濃度氮鹽對甲烷氧化作用的刺激。zh_TW
dc.description.tableofcontents目錄 摘要……………………………………………………………………..Ⅰ 目錄……………………………………………………………………..Ⅱ 圖目錄…………………………………………………………………..Ⅶ 表目錄…………………………………………………………………..Ⅸ 第一章 序論……………………………………………………………..1 1-1 研究動機與緣起………………………………..………………..1 1-2 研究目的…………………..……………………………………..3 1-3 研究範疇…………………………...……………………………..3 第二章 文獻回顧 ………………………………………………………5 2-1 基質甲烷 ………………………………………………………...5 2-1-1 甲烷的特性 ………………………………………………...5 2-1-2 甲烷對溫室效應的影響 …………………………………...5 2-1-3 大氣甲烷的產生源及消失源 ……………………………...9 2-2 掩埋場概述 …………………………………………………….10 2-2-1 垃圾掩埋場之穩定化過程 ……………………………….10 2-2-2 掩埋場氣體的組成 ………………………………….…….11 2-3 甲烷氧化菌 …………………………………………………….12 2-3-1 甲烷氧化菌之生理特性及其分類 ……………………….12 2-3-2 甲烷單氧氧化酵素 ……………………………………….15 2-4 甲烷氧化作用 …………………………………………………16 2-4-1 各排放源之甲烷產量及微生物之甲烷氧化量 ………….16 2-4-2 甲烷氧化菌氧化甲烷過程 ……………………………….16 2-4-3 非甲烷氧化菌的氧化 …………………………………….17 2-4-3-1 好氧下的甲烷氧化 ………………………….……….17 2-4-3-2 厭氧下甲烷氧化 ……………………………………..17 2-5 影響甲烷氧化的因素…...………………………………………19 2-6 氮肥……………………………………………………………...25 2-6-1 土壤氮的來源……..………….……………………………25 2-6-2 植物對氮的利用……………………………………………27 2-6-3 土壤中的N循環……………………………………………27 2-6-4 土壤中微生物對氮的作用………….….....…………….…28 2-6-5 銨鹽的氧化……………………………..………………….29 2-6-6 土壤NH4+、NO2-及NO3-對甲烷氧化之影響……………. 30 2-6-6-1 銨鹽對甲烷氧化的影響………………………………30 2-6-6-2 NO2-對甲烷氧化的影響……………………………….33 2-6-6-3 NO3-對甲烷氧化的影響……………………………….33 2-6-6-4 銨鹽離子種類及強度對甲烷氧化之影響……………33 第三章 材料與方法……………………………………………………35 3-1 實驗目的………………………………….……………………..35 3-2 實驗內容……………………………………………………… ..35 3-3 採樣點的選擇及描述…………………………………………...36 3-3-1 掩埋場的位置……………………………………………...36 3-3-2 採樣點的選擇……………………………………………...37 3-3-3 採樣的深度………………………………………………...37 3-4 土壤基本性質分析…………………………………….………..41 3-4-1 pH值……………….…………………………………….…42 3-4-2 重量含水量試驗…………………………………………...42 3-5 甲烷氧化之主體實驗…………………………………………..44 3-5-1 甲烷氧化實驗分析材料與程序…………………………...44 3-5-2 土樣之前處理………………………………………………44 3-5-3 主體實驗 -銨鹽種類及濃度對甲烷氧化行為之實驗……44 3-5-4 基質甲烷濃度對添加銨鹽之甲烷氧化之影響實驗………49 3-5-5 溫度對添加銨鹽之甲烷氧化之影響實驗…………………50 3-5-6 氣體濃度分析方法之QA/QC………………………………51 第四章 結果與討論……………………………………………………53 4-1 氮鹽種類對甲烷氧化速率之影響……………………………..53 4-1-1 甲烷氧化前期實驗………………………………………...53 4-1-2 各種氮鹽之甲烷氧化情形………………………………...56 4-1-2-1 無機銨鹽對甲烷氧化之影響…………………………56 4-1-2-2 尿素對甲烷氧化之影響……………………………….59 4-1-2-3 硝酸鹽對甲烷氧化之影響…………………………….60 4-1-2-4 甲烷氧化速率…………………………………………63 4-1-3 二氧化碳濃度變化趨勢……………………………………66 4-1-4 氧氣濃度變化趨勢…………………………………………71 4-1-5 氮氣濃度變化趨勢…………………………………………74 4-1-6 銨鹽pH值對甲烷氧化速率之影響………………………..76 4-1-7 銨鹽離子強度對甲烷氧化速率之影響……………………78 4-2 高濃度氮鹽對甲烷氧化之長期觀察結果……………………...79 4-2-1 甲烷氧化情形………………………………………………79 4-2-2 二氧化碳產生趨勢…………………………………………83 4-3 溫度對添加銨鹽之土壤其甲烷氧化速率之影響……………...84 4-3-1 溫度對甲烷氧化速率之影響………………………………84 4-3-2 溫度對二氧化碳產生速率之影響…………………………87 4-4 初始甲烷濃度對添加銨鹽之土壤其甲烷氧化速率之影響……90 4-4-1 初始甲烷濃度對甲烷氧化速率之影響……………………90 4-4-2 初始甲烷濃度與二氧化碳產生之關係……………………91 4-5 綜合性探討………………………………………………………93 4-5-1 綜合歸納添加氮肥對甲烷氧化的影響……………………93 4-5-2 本研究實用性的探討……………………………………...96 第五章 結論與建議……………………………………………………98 5-1 結論………………………………………………………………98 5-2 建議…………………………………………………………….100 參考文獻………………………………………………………………102 附錄一:氣體標準濃度的製作………………………………………108 附錄二:甲烷氧化速率的計算………………………………………110 附錄三:甲烷氧化之數據整理………………………………………112 附錄四:二氧化碳之數據整理………………………………………115 附錄五:不同基質濃度下甲烷氧化及二氧化碳產生速率之數據整理………………………………………………………………………116 圖目錄 圖2-1一般垃圾場處理過程階段特性…………………………………11 圖2-2 甲烷氧化菌氧化甲烷過程……………………………………...18 圖2-3土壤中的氮循環…………………………………………………26 圖3-1掩埋場沼氣收集系統之平面配置圖……………………………39 圖3-2台中市一、二期封閉掩埋場內甲烷氧化菌菌群密度分佈概況..40 圖3-3甲烷氧化實驗之實驗流程………………………………………48 圖4-1 培養溫度25℃時添加不同濃度NH4NO3對甲烷氧化之影響.55 圖4-2 培養溫度20℃時添加氮鹽鹽對甲烷氧化之影響…………….59 圖4-3 培養溫度20℃時添加尿素對甲烷氧化之影響趨勢圖……….60 圖4-4 培養溫度20℃時添加硝酸鹽對甲烷氧化之影響…………….62 圖4-5 氮鹽於不同添加濃度下之甲烷氧化速率柱狀圖……………..65 圖4-6 各種氮鹽於不同添加濃度下促進或抑制甲烷氧化程度柱狀圖………………………………………………………………………..65 圖4-7添加無機銨鹽之二氧化碳產生趨勢圖………………………...69 圖4-8添加尿素之二氧化碳產生趨勢圖………………………………69 圖4-9添加硝酸鹽之二氧化碳產生趨勢圖……………….…………...70 圖4-10 添加NH4Cl之O2消耗趨勢圖……………………………….73 圖4-11未添加銨鹽之CH4累計消耗量及CO2和O2產生量趨勢圖.73 圖4-12 NH4Cl錐形瓶內氮氣濃度趨勢圖…………………….……….75 圖4-13氮肥在土壤中的形式…………………………………….……81 圖4-14高濃度銨鹽之甲烷氧化趨勢圖………………………….……82 圖4-15添加高濃度氮肥之甲烷氧化速率……………………….……82 圖4-16 高濃度銨鹽之二氧化碳產生趨勢圖…………………………84 圖4-17溫度與添加各濃度NH4Cl對甲烷氧化速率之影響…………..86 圖4-18與空白組相比較,添加21μg-N/g soil NH4Cl在不同溫度 增加甲烷氧化速率之百分比…………………………………………..86 圖4-19溫度與添加NH4Cl對二氧化碳產生速率之影響….…………89 圖4-20 CO2/CH4速率比值………………………….……….…………89 圖4-21初始甲烷濃度與甲烷氧化速率的關係圖…………………….91 圖4-22初始甲烷濃度與二氧化碳產生速率之關係………………….92 圖4-23初始甲烷濃度與CO2/CH4速率比值之關係…………….……93 表目錄 表2-1甲烷的特性……………………………………………………..….6 表2-2 人類活動產生之主要溫室氣體分類表…………………………..7 表2-3 1997年主要國家溫室氣體排放量………………………………..8 表2-4 1990年台灣產生溫室效應最重要的溫室氣體排放源及其比重..9 表2-5 絕對甲烷氧化菌之分類………………………………..……..….14 表3-1土壤基本性質的量測設備與工具……………………………….41 表3-2 甲烷氧化實驗所使用之工具與設備……………………………47 表4-1 實驗前後銨鹽溶液及培養土壤之pH值………………………..77 表4-2氮鹽溶液之離子強度…………………………………………….77 表4-3溫度與氮鹽濃度之甲烷氧化速率……………………………….87 表4-4 以Q10表示溫度及銨鹽濃度對甲烷氧化速率之影響…………..87zh_TW
dc.language.isozh_TWzh_TW
dc.publisher環境工程學系zh_TW
dc.subjectlandfillen_US
dc.subject掩埋場zh_TW
dc.subjectmethaneen_US
dc.subjectammoniumen_US
dc.subject甲烷zh_TW
dc.subject銨鹽zh_TW
dc.title添加銨鹽、尿素及硝酸鹽對掩埋場覆土甲烷氧化行為之研究zh_TW
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.grantfulltextnone-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.languageiso639-1zh_TW-
item.fulltextno fulltext-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
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