到目前为止,国际上仍然缺乏关于渗滤液回灌对垃圾填埋场内部整体的厌氧消化过程、尤其是对其关键微生物类群的群落结构及其代谢活动状况的影响研究,从而极大地限制了这一新兴技术(即渗滤液回灌)的推广和应用。本项目将率先应用rRNA方法,研究"回灌式"垃圾填埋场关键微生物菌群(产甲烷古细菌和硫酸盐还原细菌)的群落结构特征,分析其优势类群的动态及其与渗滤液回灌的具体运作条件之间的关系,结合描述厌氧系统表现的常规理化参数,深入了解这些垃圾填埋场内部厌氧微生物降解垃圾的过程;总结以上研究成果,结合我们已有的传统类型垃圾填埋场的分子微生物数据,评估渗滤液回灌对垃圾填埋场关键微生物类群以及整体的厌氧消化过程的影响,研究将来利用rRNA探针杂交方法作为辅助手段、快速监测及优化垃圾填埋场的日常回灌作业的可行性。本研究将有助于推动我国乃至国际利用渗滤液回灌手段加快垃圾填埋场稳定化过程的理论与实践。
率先应用rRNA比较测序法,系统分析和比较了不同类型垃圾堆填区("回灌式"和传统型垃圾填埋场、垃圾露天堆放区)渗滤液中原核生物群落的结构与多样性,揭示这些厌氧系统内部的真细菌和产甲烷古细菌群落在组成上具有显著差异(P<0.05)。大量代表未知真细菌物种的DNA序列被检测到,表明垃圾厌氧处理系统内部的微生物群落远比先前所估计的复杂,而且大部分仍然是未知的。rRNA定量杂交分析揭示,"回灌式"垃圾填埋场中的产甲烷微生物远高于传统型垃圾填埋场和垃圾露天堆放区,且以甲烷微菌目和甲烷八叠球菌属的成员为主。进一步,应用amoA和nosZ等功能基因作为分子标记,分析不同类型垃圾堆填区中氨氧化细菌和反硝化细菌的群落结构与多样性,揭示类似的未知微生物类群参与了这些厌氧系统内部的氮素转化过程。三种不同类型垃圾渗滤液中的反硝化细菌群落有显著重叠,表明这些独特的厌氧处理环境选择出了特殊的新的氮素循环微生物功能群。此外还对珠江三角洲地区五个不同垃圾渗滤液处理厂的N2O排放进行了针对性研究,揭示其好氧处理环节是温室气体N2O的重要排放源。