Metaani tootmise ja oksüdeerimise geneetiline potentsiaal Kudjape suletud prügila metaanilagunduskattes
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Tartu Ülikool
Abstract
Inimeste keskkonnateadlikkus on aja jooksul üha paranenud ning jäätmehierarhias väljatoodud põhimõtteid rakendatakse üha enam. Kasutatud toodete jäätmeteks muutumist vähendatakse ümbertöötlemise ja taaskasutamisega ning kõige olulisem, jäätmetekke vältimine on põhimõte paljude ettevõtete keskkonnapoliitikas. Sellele vaatamata jõuab osa jäätmeid prügilatesse ning aegade jooksul on prügilaid tekkinud väga palju. Prügilate kasutamine on siiski vähenenud ning paljud prügilad on suletud tänu rangematele keskkonnanõuetele. Suletud prügilad ei ole lõplikult isoleeritud neid ümbritsevast keskkonnast, igal ajahetkel toimuvad prügilates erinevad protsessid, mis toovad endaga kaasa muutusi nii prügila sees kui ka sellest väljaspool. Üheks olulisemaks väljakutseks suletud prügilates on prügilademes tekkiva metaani hulga vähendamine prügilagaasis. Prügilagaas tekib mikroorganismide metabolismi käigus ning metanogeensed arhed on organismid, kes toodavad prügilagaasi ühte komponenti - kasvuhooneefekti tekitavat metaani. Üheks võimaluseks vähendada metaani emissiooni suletud prügilatest on katta prügilade metaanilagunduskattega.
Antud magistritöös uuriti metaani tootmise ja – oksüdeerimise geneetilist potentsiaali ning selle potentsiaali seost gaaside sisaldusega prügilagaasis ning kattematerjali füüsikalis-keemiliste omadustega Kudjape suletud prügila metaanilagunduskattes. Uurimistöös kasutati kvantitatiivset PCR meetodit bakterite ja arhede spetsiifiliste 16S rRNA geenide ning mcrA geeni metanogeensete arhede ja pmoA geeni metaani oksüdeerivate bakterite arvukuse ja proportsiooni (prokarüootide koosluses) hindamisel. Lisaks analüüsiti metanogeenide ja metanotroofide koosluse struktuuri bakterite ja arhede spetsiifiliste 16S rRNA geenide järjestuste alusel. Võimalikult täpsete pmoA arvukuste saamiseks optimeeriti ka vastav qPCR programm ja praimerite kontsentratsioonid. Töö tulemustest selgus, et kuigi metanogeene leidus kogu metaanilagunduskihi ulatuses, oli nende arvukus siiski tunduvalt madalam prügilademe vastavatest arvukustest. Tuvastatud metanogeenidest olid domineerivad klassi Methanomicrobia (hõimkonda Euryarheota) kahe seltsi Methanomicrobiales ja Methanosarcinales esindajaid, aga leiti ka klass Methanobacteria esindajaid. Metanotroofide arvukus oli samas suurusjärgus mitmete teiste varem uuritud prügilakatetega. Prügila kattest leiti vaid aeroobseid metaani oksüdeerivaid organisme. Metanotroofe leiti 44 perekonnast, 10 nendest perekondadest moodustasid ligi 60% kogu metanotroofide järjestusest, kõige arvukamad (klassist Gammaproteobacteria) kuulusid nn
51
I metanogeenide tüüpi, kes kasutavad metaani süsiniku ja energia allikana. Kõige rohkem metanotroofe leidus gaasijaotuskihis ning prügilakatte ülemistes kihtides, kus oli neile piisavalt substraati ning sobivad elutingimused.
Statistilise analüüsi tulemused näitasid, et metaanilagunduskatte füüsikalis-keemilised omadused sealhulgas kattematerjali veesisaldus ja orgaanilise aine kvaliteet mõjutasid oluliselt mikroorganismide arvukust ning seeläbi metaani tootmise ja oksüdeerimise potentsiaali uuritud prügila kattekihis.