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Ambient aerobic pretreatment enhances food waste fermentation broth for high content perchlorate biodegradation
环境好氧预处理提高了食物垃圾发酵液对高氯酸盐的生物降解能力
研究背景
高氯酸盐（ClO4-）通常用作制造火箭和导弹燃料推进剂、炸药、烟火和安全气囊的氧化剂，这些物质污染了环境。据报道，中国多处地区的水样中检测出ClO4-。高氯酸盐会阻碍神经系统的正常发育，并对甲状腺产生负面影响。因此，人们探索了几种从水中去除ClO4-的技术，微生物法作为一种经济高效、环保的技术受到了关注。然而，实施微生物方法的一个挑战是提供电子供体和碳源的额外成本。
研究方法
本想研究基于现有的研究，对环境好氧预处理后食物垃圾厌氧发酵的FBFW特性进行了深入研究。将好氧预处理和非预处理物质（有机物负载量相同为30g VS/L/d）的底物用作厌氧发酵的原料，研究了所得FBFW作为电子供体和碳源在ClO4-还原中的应用。此外，还研究了ClO4-还原过程中的微生物群落结构。
实验结果解析
图1. 实验设计图
图7. 不同电子供体对ClO4-生物降解的影响（a），有机物利用效率（b），ClO4-降解过程中pH值（a）和DW（b）的变化。
图8. 门（a）和属（b）水平上微生物群落的相对丰度。
试验结论
本研究探讨了环境好氧预处理对FBFW生产的影响及其在ClO4-生物降解中的潜在应用。结果表明，好氧预处理导致乳酸比例超过44.11%，NH4+-N浓度低于13.5mg/L，有利于ClO4-的还原。Pre3-3和Pre6-3系统在72小时的ClO4-去除率分别为81.21%和92.38%。微生物群落分析表明，Pre3-3和Pre6-3系统中厚壁菌门的存在促进了ClO4-还原过程中的电子转移。
此外，气单胞菌在Pre6-3系统中的大量存在（占15.56%）有助于增强ClO4-的降解。本研究为好氧预处理技术在餐厨垃圾高效利用中的意义提供了全面的理论支持和证据。这也为提高ClO4-去除效率提供了新的视角。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2024.01.002
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2022年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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