产气相关微生物在褐煤表面的分布及其相互作用研究

发布时间：2020-11-06 04:36

　　 近二十年来,生物煤层气作为一种非常规能源引起了世界范围内学者的关注。生物煤层气的产生是多种微生物协同作用的过程,目前有关产气过程中微生物的具体功能还不太清楚,另外有关产气功能微生物与煤的具体作用过程研究较少。本文采用前期驯化的产气微生物利用蒙东褐煤进行生物模拟产气,首先采用高通量测序研究了体系中煤表面和溶液中的微生物群落特征及其分布差异。然后分离了产气体系内的一株厌氧降解功能菌株-产乙酸菌,研究其在褐煤表面的吸附特性、并对其吸附过程进行优化,最后通过理论计算和量热分析对产乙酸菌在褐煤表面的吸附机理进行分析。全文得到的主要结论如下:(1)褐煤模拟产气体系中细菌(12门88属)多样性高于古菌(2门4属)。绝大多数古菌属于广古菌门,马氏甲烷八叠球菌是丰度最高的古菌属(84.20%)。厚壁菌门(40.5%~70.1%)是丰度最高细菌门,耗牛瘤胃菌是丰度最高细菌属。产气体系中古菌在煤表面和溶液中的群落分布随产气时间变化不明显,且仅甲烷囊菌属表现出较强的煤表面分布特性。而细菌群落分布特征受产气时间和样本来源的影响,大多数细菌在煤表面和溶液间的分布丰度不同。古菌和细菌对底物的趋向性可能是造成群落分布差异的重要原因。(2)从厌氧产气体系中分离出一株厌氧降解的关键菌株产乙酸菌,该菌株在褐煤表面有较高的吸附率,且吸附过程较快,3分钟即达到吸附平衡。产乙酸菌吸附到褐煤表面后,煤的Zeta电位降低,疏水性增强。pH值和阳离子强度对产乙酸菌在褐煤表面吸附率存在影响,在pH为8.0和添加0.05mol/L的Al~(3+)时吸附率达最大值。(3)用Extended-DLVO理论模拟产乙酸菌与褐煤之间的吸附作用,发现吸附主要是由酸碱势能引起,菌株可以直接吸附在煤表面,也可以通过细胞间的黏附间接吸附,其吸附过程包含三个阶段,分别为菌株在煤表面的直接吸附、吸附后的脱附、以及细胞间黏附和其它界面行为。本文共有图30幅,表9个,参考文献122篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD849.2
【部分图文】：

技术路线图

2 文献综述体系中可以被检测到，且这些物质的含量关系到甲烷的产量煤类似的有机能源也是产甲烷微生物的良好底物。研究表明瘤胃动物的肠道、粪便中都包含很多可利用的底物，甚至厌中也广泛存在产气能源底物。Harding 等从白蚁肠道发现产甲通过白蚁摄入的木材为底物，可产生大量的甲烷，将这以菌群发现，这些微生物以褐煤为唯一底物时，也可产生大量甲烷生物产气微生物功能研究物产气是一个十分复杂的过程，为了简化研究手段，在总结础上，形成了一个经典厌氧发酵“四阶段”理论，如图 2-1。

采样点的地理位置位于 N43°57'，E115°36’，相关地理位置信息见图3-1。胜利煤田地区属温带大陆性气候，年蒸发量较高，降水量少。煤是白垩纪形成的褐煤。图 3-1 内蒙古胜利煤田地理位置Fig. 3-1 Geographical location of Shengli coalfield in Inner Mongolia（2）培养基产甲烷混合菌群所用培养基如表 3-1，除此之外，每升培养基还添加微量元素 10mL，维生素溶液 10mL。
【参考文献】

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本文编号：2872659