纳米铁氧化物强化牛粪厌氧发酵产甲烷

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响,提升牛粪厌氧发酵效率,本研究以纳米铁氧化物（Iron oxide nanoparticle,INP）为典型金属添加剂,比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半纤维素等的变化,并进一步探究INP添加对微生物群落和关键酶活性的影响。结果显示,INP添加促进纤维素水解并有利于挥发性脂肪酸的降解,从而促进产甲烷过程。连续反应器每日添加625 mg∙L^-1 INP时日甲烷产量达到173.4 mL∙g^-1∙d^-1,比对照组提高了38.3%;即使反应器停止添加INP,与对照组相比日产甲烷量依然显著提高（P＜0.05）。16S rRNA分析表明,INP添加富集了乙酸氧化菌Mesotoga和嗜氢产甲烷菌Methanoculleus这一对协同互营菌。宏基因组分析表明,INP添加显著促进嗜乙酸产甲烷途径和嗜氢产甲烷途径相关酶的活性,尤其提高了甲烷合成关键酶-甲基辅酶M还原酶（EC 2.8.4.1）的活性（P<0.05）,这是产甲烷效能提升的主要原因。综上,INP添加剂的施用有利于牛粪厌氧发酵产甲烷,从而提升畜禽粪污能源化利用效率。