1、 课题研究的背景、目的、意义
甲烷是天然气的主要成份，是一种洁净的能源气体，同时也是一种非常重要的温室气体，它在大气中存在的平均寿命在8年左右，其温室效应要比二氧化碳高出22 倍，占整个温室气体贡献量的15%。在100年的时间尺度上，单位质量甲烷的全球增温潜势是二氧化碳的25倍；同时甲烷还能与其它大气污染物发生化学反应，产生臭氧、二氧化碳等温室气体，因此，甲烷被认为是继二氧化碳之后最重要的温室气体之一。
甲烷是在缺氧环境中由产甲烷菌或生物体腐败过程产生的，甲烷的排放源主要包括天然湿地、稻田、天然气渗出、废渣填埋场、反刍动物以及生物质的燃烧。底物、通气状况、温度、pH值、有机物含量、抗菌药物等因素都可能对生产甲烷的过程产生影响[4-6]。
通气状况是影响产甲烷效率的最重要因素之一，产甲烷菌在缺氧状况下才能发挥产甲烷作用，在水稻田或者湿地生态系统等自然环境中，表层土中较少有产甲烷菌存在，5~10cm以下的缺氧土层中才能监测到甲烷的产生。温度对产甲烷菌活性影响较大，产甲烷菌在4℃以下活性较低甚至不产甲烷，而在15~40℃范围内，随着温度的升高，甲烷产率也会随之升高，在堆肥产甲烷实验中常控制运行温度在35~45℃。在环境条件适宜的情况下，土壤中外源有机碳的含量对产甲烷过程起着决定性影响，其中有机质含量较高的土壤产甲烷能力较强。
近年来，抗生素被广泛运用于临床医疗、动物养殖等方面，使用后超过70%的抗生素会以原来的形式或者代谢产物的形式通过排放粪便等方式进入自然环境。抗菌药物进入水体后会在水体中残留或被吸附到沉积物或悬浮物中而造成在环境中的长期残留，仅有少部分药物进入环境后迅速发生降解或者反应产生其它代谢产物。而由于排放量较大，环境中的抗菌药物检出量较高。近年的研究表示，我国大多数湖泊、河流的沉积物中都已检出含有抗生素，其中喹诺酮类检出率高和检出量较高。环丙沙星是一种典型的喹诺酮类药物，并且近几年在国内众多湖泊、河流沉积物中都有较高的检出率。在众多影响因素中，抗生素对产甲烷的影响近年受到越来越多的关注，但研究主要集中于粪便厌氧消化系统，已有研究表明添加阿奇霉素可促进甲烷产量，而向系统中添加青霉素、土霉素、磺胺甲恶唑等抗菌类药物会延缓厌氧消化池的产甲烷速率与降低产甲烷总量，但是关于抗生素对沉积物产甲烷的影响的探究还很有限。本次实验旨通过模拟缺氧环境下沉积物产甲烷过程。了解不同浓度环丙沙星溶液为上覆水时沉积物产甲烷的变化情况，探究抗生素对沉积物产甲烷的影响，为评估甲烷排放情况，为揭示自然湖泊系统或湿地生态系统中沉积物底泥中所含抗生素含量对产甲烷过程的影响，等提供理论依据。
2、本课题研究的主要内容和预期目标
针对抗生素对沉积物产甲烷的影响问题，设计实验分为预实验和主体实验两个部分，分别在不同规模的模拟沉积物产甲烷系统下，探究不同抗生素投加量对沉积物产甲烷的影响。
通过与未投加抗菌药组做对比，重点分析产甲烷的时间变化规律和总量变化规律，探究沉积物中抗生素含量变化对沉积物产甲烷是促进、抑制还是不产生影响。
3、 本课题拟采用的研究方法和步骤
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