| کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
|---|---|---|---|---|
| 4381765 | 1617774 | 2017 | 9 صفحه PDF | دانلود رایگان |
کلمات کلیدی
1.مقدمه
2. مواد و روشها
2.1 خواص خاک
2.2 مونتاژ و نظارت بر tMFCs
2.3 نمونه برداری از tMFCs
2.4. فعالیت و فراوانی خاک
2.5. توالی آمپلیکون
3. نتایج و بحث
3.1 اندازه گیری خواص خاک
3.2 توان خروجی tMFC
جدول 1 خواص خاک tMFC در نقطه اول نمونه گیری. ارزشها شامل میانگین و خطای استاندارد چهار تکرار می باشند. GWC محتوای آب ثقلی و محتوای C، محتوای کربن را نشان می دهد.
شکل 1 منحنی پتانسیومتری نشان دهنده خروجی و مقاومت انرژی است. نمادها نشانگر میانگین و خطای استاندارد چهار تکرار می باشد.
شکل 2. (a) متوسط توان خروجی انرژی بر اساس مساحت سطح آند (66.5 سانتی متر) برای tMFC در تمام دمای انکوباسیون. نقاط زمانی تقریبی که به tMFC های مربوطه می باشد به طور مخرب نمونه گیری شده اند و به ترتیب با t1 و t2 برای اولین و دومین رخداد، مشخص شده اند. نوار خطا عبارتند از خطای استاندارد میانگین 12 تکرار قبل از اولین نمونه گیری، هشت تکرار قبل از نمونه گیری دوم و چهار تکرار برای باقیمانده مطالعه. (b) متوسط توان خروجی انرژی در 5 درجه. بار خطا، استاندارد میانگین 12 تکرار برای اولین مجموعه نمونه (304 ساعت)، هشت تکرار برای مجموعه دوم نمونه (858 ساعت) یا چهار تکرار برای باقی مانده مطالعه
3.3. فعالیت جامعه میکروبی، فراوانی و ترکیب
شکل 3: متوسط تولید CO2-C خاک ظاهری در مرحله اول نمونه گیری برای تمام دمای انکوباسیون. نوار خطا عبارتند از خطاهای استاندارد میانگین چهار تکرار. حروف مختلف نشان دهنده تفاوت معنی دار در CO2-C برای این خاکهای ظاهری بر اساس دمای انکوباسیون (p <0.05) است.
شکل 4: رابطه بین تنفس و چگالی ظاهری (a) کاتد و یا (b) آند. هر نقطه یک نمونه از یک دمای انکوباسیون خاص را نشان می دهد. خطوط، رگرسیون خطی را نشان می دهند و مقدار r2 نشان دهنده ضریب تشخیص (p <0.001) می باشد.
شکل 5 فراوانی ژن 16S rRNA (a) باکتريایی و (b) آرکیایی بر روی الکترودهای فعال از قسمت های اول (t1) و دوم t2)) نمونه برداری. نوار ها نشان دهنده میانگین 4 تکرار و نوار خطا نشان دهنده خطای استاندارد است. حروف مختلف نشان دهنده تفاوت معنی دار در تعداد کپی ژن برای این دسته بر اساس دمای انکوباسیون (p <0.05) است
شکل 6: جوامع میکروبی کاتد و آند در الکترودهای فعال با توجه به دمای انکوباسیون (5، 25 یا 35 درجه سانتیگراد) و نقطه زمانی جمع آوری نمونه (t1 یا t2 بر اساس شکل 2a). نمودار PCoA برای 50.5٪از واریانس، براورد می شود.
شکل 7: فراوانی نسبی نژاد باکتری و آرکیایی بر روی الکترودهای tMFC فعال با توجه به دمای انکوباسیون (5، 25 یا 35 درجه سانتیگراد) و نقطه زمانی جمع آوری نمونه (t1 یا t2 بر اساس شکل 2a). هر نوار نشان دهنده میانگین 4 تکرار است.
شکل 8: فراوانی نسبی میکروبهای الکتروژنیک بر روی الکترودهای MFC فعال (سطح خانواده) با توجه به دمای انکوباسیون (5، 25 یا 35 درجه سانتیگراد) و نقطه زمانی جمع آوری نمونه (t1 یا t2، طبق شکل 2a). هر نوار نشان دهنده میانگین 4 تکرار و نوار خطا نشان دهنده خطای استاندارد است.
شکل 9: فراوانی نسبی Clostridales بر روی الکترودهای فعال tMFC با توجه به دمای انکوباسیون (5، 25، یا 35 C) و نقطه زمانی جمع آوری نمونه (t1 یا t2، طبق شکل 2a). هر نوار نشان دهنده میانگین 4 تکرار و نوار خطا نشان دهنده خطای استاندارد است.
4. نتیجه گیری
• Power was generated from soils incubating at a range of temperatures.
• Power output notably lagged in all active terrestrial microbial fuel cells (tMFCs).
• tMFCs incubating at 35 °C produced five times the power than those incubating at 5 °C.
• Different microbial communities emerged at different temperature profiles.
Recent developments in the field of bioenergy advance the feasibility for energy sources in remote locations with limited infrastructure requirements. Though most research efforts have focused on advancing power output in the marine environment, there is potential to generate power from terrestrial sources. The diversity of native soil biota serves as the inoculum at the electrode surface. In this study, we investigated how microbial fuel cells (MFCs) perform according to a range of temperature regimes, with specific inquiries regarding the level of power output generated at a range of temperatures representative of field conditions and the types of microbes which colonize the electrode surface. Our findings show that there was a notable lag in the increase in power output for all active terrestrial microbial fuel cells (tMFCs) and that the tMFCs incubating at 35 °C produced five times the power density than the tMFCs incubating at 5 °C. As expected, soil microbial activity, as measured through soil respiration, was proportional to both the incubation temperature of the tMFCs and the measured power output. Oppositely, microbial abundance did not increase concurrently with temperature or power output, as demonstrated by archaeal abundance observed to be consistently highest at 25 °C. Amplicon sequencing of the 16S rRNA gene revealed differences in community composition between the cathode and anode, with different communities emerging at different temperature profiles.
Conceptual model of an anode portion of a tMFC, showing theoretical power density as microbes colonize the anode surface and turn into a biofilm.Figure optionsDownload as PowerPoint slide
Journal: Applied Soil Ecology - Volume 109, January 2017, Pages 14–22