Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(5), 634-641
Published Online October 2019 in Hans. www.hanspub/journal/aep
doi/10.12677/aep.2019.95085
Comparative Study on Ammonia
Removal Effect of Several
New Deodorants
Jiayi Wang1, Lei Chu2, Shiqing Qin2, Qinjin Li3*
1Xiangya Medical School, Central South University, Changsha Hunan
2Hunan Herun Environmental Engineering LLC, Changsha Hunan
3College of Social Development and Management, Hunan Women’s University, Changsha Hunan
Received: Sep. 2nd, 2019; accepted: Sep. 19th, 2019; published: Sep. 26th, 2019
Abstract
Objective: To investigate the effect and mechanism of veral new deodorants on ammonia removal, in order to provide reference for the promotion and u of deodorant. Method: Three kinds of deo-dorizers were sprayed into the aled device which is filled with ammonia gas, and the ammonia gas concentration in the device was continuously monitored by the ammonia gas detector. Comparing the deodorizing effects of three kinds of deodorants, three kinds of microbial agents were quenced by high-throughput quencing technology, and the diversity and abundance of each group were compared. Results: The removal efficiency of ammonia from three deodorants was from Herun 3 (hr3), Herun 2 (hr2), and Herun 1 (hr1); hr1 has the largest number of species and the highest spe-cies diversity. hr2 has the lowest number of species and the lowest species diversity. hr3 is in the middle. The content of lactobacillus in firmicutes was higher in hr3. Conclusion: The three deodo-rants provided by herun company can remove ammonia gas efficiently, and hr3 has the highest deodorization efficiency. The possible reason for hr3’s high deodorization efficiency is the high con-tent of lactobacillus.
Keywords
Microbial Deodorant, Herun, Ammonia, Abundance
几种新型除臭剂对氨气去除效果的
比较研究
王嘉怡1，褚磊2，秦世庆2，李秦晋3*
1中南大学湘雅医学院，湖南长沙
*通讯作者。
王嘉怡 等
2湖南和润环境工程有限责任公司，湖南 长沙 3
湖南女子学院社会发展与管理学院，湖南 长沙
收稿日期：2019年9月2日；录用日期：2019年9月19日；发布日期：2019年9月26日
摘
要
目的：探讨几种新型除臭剂对氨气去除效果及机制，以期为除臭剂的推广使用提供参考依据。方法：向充满氨气的密封装置内分别喷洒三种除臭剂，用氨气检测仪持续监测装置内氨气的浓度变化。比较三种除臭剂的除臭效果，采用高通量测序技术对三种菌剂进行测序，比较各组菌群的多样性及丰度。结果：3种除臭剂对氨气的去除效率由高到低依次为和润产品3 (hr3)、和润产品2 (hr2)、和润产品1 (hr1)；hr1的物种数量最多，物种多样性最高；hr2的物种数量最少，物种多样性最低；hr3居中；hr3菌群中厚壁菌门的乳杆菌属含量较高。结论：和润公司提供的三种除臭剂均能高效的去除氨气，以hr3的除臭效率最高；hr3除臭效率高的可能原因是乳杆菌属含量较高。
关键词
微生物除臭，和润，氨气，丰度
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
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1. 引言
随着社会经济的不断发展，环境的承载压力逐渐加大，一些由于生产生活产生的臭气，不仅对环境造成极大污染，还严重影响人们的身体健康。在不同臭气源中，垃圾填埋场和养殖场禽舍内的臭气是国内外研究的热点。生活垃圾与粪便中含脂肪和蛋白质，在分解过程中会产生多种恶臭物质，主要包含氨、硫化氢、甲基硫、甲硫醇、二硫甲基、三甲胺、乙醛、苯乙烯等[1] [2]。恶臭气体含有特征发臭基团，按组成可分为5类：① 含硫化合物，如硫化氢、二氧化硫等；② 含氮化合物如氨气、吲哚等；③ 卤素及其衍生物，如氯气、卤代烃等；④ 烃类，如烷烃、烯烃、芳香烃等；⑤ 含氧有机化合物，如醇、酚、有机酸等。大多数恶臭气体经气相色谱检测发现，大都包括含硫化合物、含氮化合物及含氧化合物，其他种类的物质很少。在考虑脱臭措施时，一般以氨气和硫化氢为主要对象，其它物质所造成的臭味不大。
氨气是一种具有刺激性气味的无色气体，可使脂肪组织发生皂化反应，还可能导致蛋白质变性，从而破坏生物膜结构。长时间接触低浓度的氨气可造成慢性鼻炎、咽炎、喉痛、声音嘶哑等症状。高浓度氨能灼烧眼睛、皮肤、呼吸器官的黏膜。氨气极易溶于水，易与血红蛋白结合，影响氧气的运输，短期内大量吸入会导致呼吸困难、胸闷，若浓度过高甚至还会影响神经系统，造成心脏停搏[3]。另外，氨气能影响禽类的生长性能，并引起呼吸道疾病、免疫力下降等症状[4]。除此之外，当氨气排放到空气中时，会与硫化物和氮化物形成PM2.5颗粒，造成严重的空气污染[5]。
目前常见的除臭(氨气)方法包括：化学洗涤法、物理吸附法、生物法、植物提取液吸收法、离子氧化法、光催化氧化法和热力氧化法等等，由于微生物除臭法具有除臭效率高、所需设备简单、易操作、无二次污染、价格低廉、管理维护方便等优点[6] [7] [8]，因此，微生物除臭技术得到了迅速的发展和广泛
王嘉怡 等
的应用，成为了目前最受欢迎的恶臭污染控制技术之一。随着人们对环境质量要求的提高，臭气污染的治理也变得越来越迫切。因此，对几种新型高效微生物除臭剂对氨气去除效果的比较研究，并探讨其去除氨气的机制，以期为臭气污染的治理提供参考依据。
2. 材料与方法
2.1. 实验材料
用于检测氨气去除效果的实验装置如图1所示，其中：正方体密封装置的尺寸(内径)为长 × 宽 × 高= 500 mm × 500 mm × 500 mm ，氨气标准气体(10 L 容积，外径 × 高度 = 165 mm × 800 mm ，空瓶重16 kg ，工作压力15 MPa)于青岛安泰科气体有限公司购得，氨气检测仪(美国ESC ，Z-800XP)购买自上海迈哲电子科技有限公司，高压喷雾装置以及测试样品(微生物除臭剂hr1，微生物除臭剂hr2，微生物除臭剂hr3)由湖南和润环境工程有限责任公司提供；用于装置换气的抽气泵(台湾ATEST ，ATS-BC)购自上海力辰邦西仪器科技有限公司；用于制备去离子水的实验室超纯水机(上海Thelab ，Dura Pro)购自上海和泰仪器有限公司。用于除臭机制研究实验的高通量测序仪(美国Illumina ，HiSeq2500)购自上海普迪生物技术有限公司。
Figure 1. Experimental tup of ammonia removal effect test
图1. 氨气去除效果测试实验装置图
2.2. 实验方法
2.2.1. 氨气去除效果测试实验资料员周记
1) 样品处理
取微生物除臭剂hr1，微生物除臭剂hr2，微生物除臭剂hr3原液各5 mL ，用去离子水稀释至500 mL ，保存待用。
2) 效果测试
首先对正方体密封装置进行检测，确保进气阀门和换气进出口阀门处于关闭状态；然后打开氨气检测仪，使其处于工作(连续读数)状态。打开氨气标准气体钢瓶阀门，缓慢开启正方体密封装置进气阀门，调节流量至0.12 L/min ，5 s 后关闭正方体密封装置进气阀门。借助抽气泵，通过正方体密封装置的换气进出口阀门，调节正方体密封装置内的氨气初始浓度为60 ppm 。同时，将稀释好的样品(500 mL)加入高压喷雾装置的进样池。待氨气检测仪所测氨气初始浓度在60 ppm 处保持30 s 后，开启高压喷雾装置，
并
王嘉怡 等
开始计时，过程中记录氨气检测仪的数值变化，氨气检测仪的读数为零或30 s 内读数不发生变化时，实验结束。
2.2.2. 除臭机理研究
对微生物除臭剂hr1，微生物除臭剂hr2，微生物除臭剂hr3用HiSeq2500高通量测序仪进行测序。
1) 对原始测序序列进行过滤、双端拼接，得到优化序列。
2) 将优化序列进行聚类，划分OTU (Operational Taxonomic Units)聚类并根据OTU 的序列组成得到其物种分类。
师说的翻译
3) 基于OTU 分析结果，对样品在各个分类水平上进行分类学分析，获得各样品在门、纲、目、科、属、种分类学水平上的群落结构图、物种聚类热图、属分类学水平系统进化发生树及分类学树状图。
4) 通过Alpha 多样性分析研究单个样品内部的物种多样性，统计了各样品在97%相似度水平下的Ace 、Chao1、Shannon 及Simpson 指数。
3. 结果与讨论
3.1. 三种样品对氨气的去除效果与分析
为考察所测样品对氨气的去除效果及其差异，对三种样品(微生物除臭剂hr1，微生物除臭剂hr2，微生物除臭剂hr3)的氨气去除性能进行了测定，结果如图2所示(详细参数见表1)。
Figure 2. Removal efficiency of ammonia 图2. 氨气的去除效果
Table 1. The comparison of ammonia removal rates of three deodorants 表1. 三种微生物除臭剂对氨气去除速率的比较
样品名称
比较项目
氨气初始浓度(ppm)
除臭剂喷洒7 min 时的氨高三数学试卷
美女图片气浓度(ppm)
氨气去除率达100%所用
的时间(min)
氨气去除的平均速率
(ppm/min)
hr1 60 25.2 18 3.333 hr2 60 3.5 8 7.500 hr3
60百度首页打不开
7
8.571
卵磷脂络合碘胶囊
王嘉怡 等
可以看到，所测试的三种样品对正方体密封装置内氨气处理一段时间后，均使氨气浓度降为0 ppm ，这表明三种微生物除臭剂对于氨气都有去除效果。然而，可以发现的是，三种样品对于氨气的去除效率是不同的。在除臭剂喷洒7 min 时，hr3微生物除臭剂已将氨气处理至0 ppm ，而hr1、hr2微生物除臭剂还未将氨气去除完全，因此，hr1微生物除臭剂的氨气去除性能最好，其氨气去除的平均速率为8.
571 ppm/min 。通过比较，按照氨气去除性能的优劣进行排序，三种微生物除臭剂的排序如下：hr3 > hr2 > hr1。三种除臭剂氨气去除性能差异，可能是由于各自所含成分的不同导致的，因此，需要对三种微生物除臭剂的成分进行分析，以探究其氨气去除效果的机制。
描写风景优美的成语3.2. 氨气去除效果机制的研究
为探明三种微生物除臭剂对氨气的去除效果机制，对其进行了高通量测序分析。三种微生物除臭剂的物种分布图，如图3所示，hr1以Proteobacteria (变形菌门)为主，含少量Firmicutes (厚壁菌门)和Actinobacteria (放线菌门)，含极少量的Fusobacteria (梭杆菌门)、Bacteroidetes (拟杆菌门)、Cyanobacteria (蓝藻菌门)。hr2以厚壁菌门微生物为主，约占80%，Proteobacteria 约占20%。而hr3中厚壁菌门微生物所占比例更高，达95%以上，含少量的Proteobacteria 。由3.1可知，hr2、hr3微生物除臭剂的氨气去除效率远高于hr1，且二者的氨气去除效率较为相近，这可能是因为二者的成分均以厚壁菌门微生物为主。hr3中厚壁菌门微生物所占比例更高的发现更进一步解释了hr3微生物除臭剂的氨气去除效率高于hr2的原因。因此，可以这样认为，在这三个样品中，导致氨气去除性能更为优越的原因在于厚壁菌门微生物在其成分中所占的比例的多寡。
Figure 3. Species distribution map
图3. 物种分布图
水花简笔画三种微生物除臭剂的聚类树柱状关系如图4所示。图左为样品聚类树(同UPGMA)：基于Beta 多样性分析得到的四种距离矩阵，通过Python 语言工具对样品进行层次聚类，用以判断各样品间物种组成的相似性，样品越靠近，枝长越短，说明两个样品的物种组成越相似。由图4可知，hr1和hr3的物种组成比较相似。图4
的右则为各样品属水平的丰度柱状图，用以判断各样品间物种丰度的相似性，根据各色
