BES与氯仿对产甲烷菌的抑制分析
甲烷生成菌对环境因素和微生物种群结构的响应规律
甲烷生成菌对环境因素和微生物种群结构的响应规律面对全球气候变化和能源相关问题，寻找新的能源资源成为必须要面对的问题，而其中天然气则是其中一个重要的选择。
天然气其主要成份为甲烷，而人们研究发现，微生物跟甲烷生成菌是有很大关系的。
那么，究竟甲烷生成菌对环境因素和微生物种群结构有哪些响应规律呢？下面我们就深入研究一下。
一、什么是甲烷生成菌甲烷生成菌即为革兰氏阴性菌，其利用合成氢、二氧化碳、呼吸链底物和有机物等为能源，将二氧化碳还原成甲烷，是造成沼气和地下水水力压力的主要原因之一。
甲烷生成菌应是化学结构多样的群体，其聚落能够适应不同的环境中心流变性。
一般说来，甲烷生成菌密度及其活动能力主要受外界环境因素影响。
其有外生和内生两种形式，广泛存在于地球上不同的环境中。
二、甲烷生成菌对环境因素的响应规律环境因素的变化是影响甲烷生成菌数量和活性的主要因素，因此了解甲烷生成菌在环境因素变化下的响应规律，对于促进沼气的生产起着至关重要的作用。
1、温度甲烷生成菌对于温度的适应范围较广，但能够适应的具体范围在不同种类的菌中会有所不同。
温度不仅会影响甲烷生成菌生长的速度和代谢相关基因的表达，而且还会对菌落形态、群落数量和细胞膜结构产生影响。
研究发现，甲烷生成菌的生长适温为20℃-60℃，最适生长温度大多为35℃-45℃。
2、pH值甲烷生成菌对pH值的敏感度较强，pH值的变化可能会导致甲烷生成菌种群数量和种类的改变，从而影响沼气发酵反应的效果。
研究表明，不同种类的甲烷生成菌在酸度和碱度方面有不同的适应能力。
一般来说，它们对中性和弱碱性的环境更适应，甚至能在pH值为5.0的条件下生长，但是在酸性的环境中似乎较难生长。
3、氧气甲烷生成菌属于厌氧菌，其最适反应条件下是无氧状态，此时能够保持最好的活性和产甲烷能力。
但是有的甲烷氧化菌属于好氧菌，而且其中一种过渡菌还能处于微小气体包裹下的微氧环境中生长。
当环境中氧含量过高的时候，会导致乙酸另一种较小且有毒的气体形成。
重视水处理工艺技术分析 完善石化废水处理稳定性
具 有系统运 行稳定 、处理效 率高等优 点。
２ 、 相 分 离 的 方 法 （ ） 理 化 学 法 在 产 酸 相 中投 加 甲烷 菌 的 选 择 性 抑 制 剂 （ 氯 仿 ， １物 如 四氯 化 碳 等 ） 抑 制 产 甲烷 细 菌 的 生长 。 或 向产 酸 反 应 器 中 供 给 一 定 量 来 的氧 气 ， 调 整 反 应 器 内 的氧 化 还 原 电位 ， 利 用 产 甲烷 菌 对 溶 解 氧 和 氧 化 还 原 电位 比较 敏 感 的特 点 来 抑 制 其 在 产 酸 相 反 应 器 中 生 长 ；或 将 产
应 用 技 术
－■ Ｉ
重视水处理工艺技术分析 完善石化废水处理稳定性
王 飞 何立新 张守 明
（ 大庆石化 公司水气 厂 黑 龙江 大 庆 １ ３ ０ ６ ０ ０）
［ 摘 要 ］ 为大庆石 化公 司 的环 保窗 口，大 庆石化 水气 厂不 断推进 安全环 保工作 的标准 化体 系建 设，安全 环保 工作取得 良好 效果 ，去年 作 该厂 实现外 排污水 合格 率 １ ０％， 未 发 生 一 起 重 大 安 全 环 保 事 故 ，新 增 职 业 病 发 病 数 为 零 ，处 理 化 工 污 水 １ ０２万 吨 ，厂 领 导 重 视 水 处 理 ０ ９． ７ 工 作 ，本 文 就 此 进 行 论 述 。 ． ［ 关键 词 ］ 处 理 石 化 水 气 水 中图 分 类 号 ： ｘ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ｘ（ ０ ） — １ 卜 ０１ ９ ９１ Ｏ ４ ２ １ １ ０ ０ ７ ６
பைடு நூலகம்
的体积 。
５、两 相 厌 氧 工 艺 适 于 处 理 高 浓 度 有 机 污 水 、 悬 浮 物 浓 度 很 高 的 污 水 、 含 有 毒 物 质 及 难 降解 物 质 的 工 业 废 水 和 污 泥 。
生物电化学系统中电活性生物膜催化污染物降解的研究进展
2016年第35卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4033·化 工 进 展生物电化学系统中电活性生物膜催化污染物降解的研究进展王有昭1，潘元1，吴宗庭1，周爱娟2，朱彤1（1东北大学机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110819；2太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024）摘要：近年来，以电活性生物膜为基础构建而成的生物电化学系统成为环境领域的研究热点之一，其功能主要包括废水的处理和能源回收等。
本文根据电活性生物膜在阳极与阴极功能的不同，介绍了阳极电活性生物膜以直接或间接方式为主的电子传递机制，其具备从多种污染物中回收电子的能力；阴极电活性生物膜具备高度的多样性和特异性，可以催化难降解污染物的还原降解。
与此同时，本文也分析了电活性生物膜在现阶段研究的不足之处，包括较低的阳极产电功率密度以及阴极还未清晰的电子传递机制等问题。
本文的分析表明，根据实际废水成分的不同，需要控制电活性生物膜群落的结构，实现不同功能微生物在电活性生物膜的协作，并通过对实际废水进行预处理，或者对电极材料进行优化来辅助电活性生物膜的催化过程，有助于达到高效去除废水中污染物的目的。
关键词：生物电化学系统；生物膜；生物催化；降解；污染中图分类号：X 52 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）12–4033–09 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.12.042Research advances of pollutants degradation catalyzed by electroactivebiofilm in bioelectrochemical systemWANG Youzhao 1，P AN Yuan 1，WU Zongting 1，ZHOU Aijuan 2，ZHU Tong 1（1 School of Mechanical Engineering & Automation ，Northeastern University ，Shenyang 110004，Liaoning ，China ；2College of Environmental Science and Engineering ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan 030024，Shanxi ，China ）Abstract ：In recent years ，bioelectrochemical system （BES ） which based on electroactive biofilms （EAB ）is proposed as one of hot topics in environmental field for pollutants degradation of wastewater and energy recovery ．According to the different roles of EABs between anode and cathode ，we presented the direct and indirect electron transfer mechanisms of anode EABs with an ability of electron recovery from various pollutants’. The cathode EABs had a high diversity and specificity for catalytic reductive degradation of the refractory pollutants. Meanwhile ，we also analyzed the deficiencies of EABs at the present stage ，including the lower power density of electrogenesis in anode and the unclear extracellular electron transfer in cathode. These analyses indicated that the EABs community structures need to be controlled for the cooperation of different functional microbes in EABs according to the difference of actual wastewater composition ，and the catalytic process of EABs can be assisted to achieve the aim of efficient pollutants removal from waste water by the pretreatment of actual wastewater or improving the electrode materials.Key words ：bioelectrochemical system ；biofilm ；biocatalysis ；degradation ；pollution目（L20150178）及东北大学博士后科研基金（20150304）项目。
产甲烷菌分离纯化过程中存在的问题分析_李辉
产甲烷菌分离纯化过程中存在的问题分析由于产甲烷古菌是一类特殊的单细胞微生物，属于严格厌氧的古细菌，对氧极其敏感，并且多生活在极端的环境中，生长极其缓慢，产甲烷菌的纯培养物传代时长有时可达半年，并且它们不能利用复杂的有机物作为能源，只能利用甲酸钠、乙酸钠、H2、CO2、甲醇、乙二醇和丙二醇等简单物质进行能量代谢，这就极大限度的限制了产甲烷菌的培养，从而加大了产甲烷菌的分离纯化难度。
本论文主要是从以下几个方面对产甲烷菌分离纯化过程中存在的问题进行简单的综述。
1培养与分离较困难产甲烷菌都是严格厌氧菌，对氧极其敏感，在遇到氧气后，产甲烷菌的生长会受到抑制，有时停止生长，有时甚至引起菌体死亡[1]。
亨盖特认为产甲烷菌在氧化还原电势在-320mV以下能够正常生长。
为什么氧对厌氧微生物有毒性？是与其体内的酶的种类和数量有关。
由于在好氧微生物和兼性厌氧微生物的体内既含有过氧化氢酶又含有超氧化物歧化酶，虽然有少数几种专性好氧菌不具有过氧化氢酶，但超氧化物歧化酶在好氧微生物中是必不可少的，而在专性厌氧微生物中，这两种酶几乎是没有的，所以氧对严格厌氧菌来说是有毒性的[2]。
由于产甲烷菌是严格厌氧菌，因此其培养条件必须达到严格无氧的条件。
杨光详细地阐述了产甲烷菌的生物学特征，反映出产甲烷菌的培养与分离都极其不容易[3]。
著名微生物学家Hungate培养分离获得纯的产甲烷菌取得成功，并建立了比较完善的严格厌氧菌的培养分离方法。
后经过很多名针对产甲烷菌进行分离的研究者的不断实践，对Hungate分离方法进行了改良。
使我们现在能比较容易的分离到纯的产甲烷菌。
2生长繁殖所需时间长菌落形态和菌体形状极难分辨产甲烷菌的生长十分缓慢。
在人工培养的条件下，用液体培养基培养，产甲烷菌一般需要十几天甚至几十天才能传代1次；而在固体培养基中，往往需要1个月甚至几个月才能长出肉眼可见的单菌落，且菌落较小，尤其是八叠球菌，菌落又小，又透明，并且菌落边缘很整齐[4]，如果不仔细观察，很难发现它。
絮凝剂添加对厌氧微生物产甲烷活性的影响
CH EM
化 学 工 程 ICAL ENGINEER ING (CH INA )
Vol. 33 No. 4 Aug. 2005
絮凝剂添加对厌氧微生物产甲烷活性的影响
岳秀萍 1 , 李亚新 1 , 曹京哲 2
表 1 各反应瓶试验数据 3
Table 1 The data of the reactors
PAC 反应瓶 质量浓度 /
(m g·L - 1 )
PAM
聚季胺 絮凝剂质量
质量浓度 盐质量浓度 /污泥质量
/ (mg·L - 1 ) / (m g·L - 1 ) / (m g·g- 1 )
甲烷转 化率 / %
反应瓶中加入接种物和受试物 ,由无机介质溶液定 容至 100 mL ,其他同 1#—9#反应瓶 。 1. 2 测定项目及方法
甲烷产量排水集气系统逐日或隔日测定 ,产气 经过盛装 3 mol/L 的 NaOH溶液的量筒吸收沼气中 的 CO2 , CH4 产量由量筒的刻度计量 ;第 30 d测定 所有反应瓶中滤后消化液的 COD , COD 用 CTL 212 型 COD 快速测定仪测定 ;厌氧污泥的沉淀速度为消 化液泥水界面下降速度 ;污泥沉降比 ( SV )和污泥容 积指数 ( SV I)采用量筒沉淀法 ; MLSS (混合液中悬 浮物浓度 , g /L )采用质量法 。
基金项目 :山西省自然科学基金项目 (20041026) ;建设部科技攻关项目 (2003222046) ;山西省科技攻关项目 (041167) 作者简介 :岳秀萍 (1963—) ,女 ,博士 ,研究方向为环境生物工程 ,电话 : (0351) 6010280, E2mail: Yue_xiup@163. com。
甲烷抑制剂
甲烷抑制剂的研究应用进展反刍动物瘤胃发酵产生的甲烷以嗳气形式排出体外。
甲烷是一种重要的温室气体，对全球气候变暖的影响作用占到所有影响气候变暖因素作用的15％～20％。
全球反刍动物年排放甲烷量约占散发到大气中的甲烷总量的15％～20％。
另外，反刍动物在能量代谢过程中，因甲烷形式损失的能量占饲料总能GE的2％一15％。
因此，对反刍动物甲烷抑制剂的研究应用不仅能提高动物的能量利用效率和生产性能，还具有良好的生态效益。
1 甲烷产生机制及调控机理1．1瘤胃甲烷生成机制反刍动物的瘤胃内寄居着以反刍兽甲烷短杆菌和甲烷八叠球菌为主的产甲烷菌，它们在反刍动物出生后即存在。
瘤胃内产甲烷微生物还包括某些纤毛原虫、纤维分解菌、真菌等。
产甲烷菌在瘤胃厌氧环境下，利用其它微生物分解碳水化合物产生的乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸(VFA)、氢气和二氧化碳为底物产生甲烷，释放能量。
由此可知影响甲烷生成量与瘤胃中可发酵碳水化合物的量以及VFA比例(乙酸／丙酸)和氢的产生量有关。
1．2甲烷产生的调控机理利用开路循环式间接呼吸热法、示踪法等方法和反刍动物甲烷气体产生量预测模型等可估测甲烷产量，从而可根据产量进行有效调控。
目前，对甲烷产生的调控机理有以下几种方法：一、生物学调控，直接抑制产甲烷菌的生长，或者去原虫；二、通过减少生成甲烷的底物一氢生成量或通过替代性氢气受体争夺氢而减少甲烷产量；三、通过特异性抑制甲烷菌合成甲烷途径中某些酶活从而抑制甲烷的生成。
此外，可以增加瘤胃中丙酸生成菌，消耗氢，减少产甲烷菌电子结合途径；还可以改变饲粮结构组成水平，并添加甲烷抑制剂。
2甲烷抑制剂影响反刍动物甲烷生成量的因素是多方面的，因此需要结合多种相关机制，进行综合性调控，如改变日粮组成，确定适宜精粗比；对饲料进行加工处理，提高食糜流通速度；调节动物采食量；添加缓冲剂，如碳酸氢钠、氧化镁，调节瘤胃内环境；驱原虫等。
通过添加适量的甲烷抑制剂可以更有效地抑制甲烷生成。
产甲烷菌的分离纯化培养及其培养基对于菌株的选择作用
产甲烷菌的分离纯化培养及其培养基对于菌株的选择作用庞德公;杨红建【摘要】产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物经过厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的严格厌氧古细菌,其参与的产甲烷作用通常发生在厌氧发酵过程的最后一步.发酵产物甲烷则是目前加剧全球气候变暖的一种重要温室气体.为了进一步了解不同种类产甲烷菌的生物学特性,近10年来对于产甲烷菌分离培养技术的研究不断深入并受重点关注.作者介绍了产甲烷菌的典型生境与生物学地位、产甲烷菌的分类及生理特征,并着重阐述了产甲烷菌分离纯化培养技术及培养基中不同底物与化学抑制剂对于产甲烷菌的选择作用.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2010(037)006【总页数】4页(P32-35)【关键词】产甲烷菌;分离纯化;选择性培养基【作者】庞德公;杨红建【作者单位】中国农业大学动物科技学院,北京,100193;中国农业大学动物科技学院,北京,100193【正文语种】中文【中图分类】Q93-3产甲烷菌是水生古细菌门(euryarchaeota)中一类可将无机或有机化合物经厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的严格厌氧古菌,由于其所参与的甲烷生物合成是自然界碳素循环中的关键链条,同时也是温室气体甲烷最主要的生物学合成途径,因而在全球气候变暖的大趋势下,产甲烷菌的生活习性及甲烷生物合成的机理与调控受到了人们极大的关注。
为了进一步了解不同种类产甲烷菌的生物学特性,有关产甲烷菌分离培养技术的研究也取得了较大的进步。
作者着重回顾了产甲烷菌分离纯化培养技术及培养基中不同成分对于产甲烷菌的选择作用。
1 自然界中的产甲烷菌1.1 产甲烷菌的典型生境产甲烷菌广泛存在于各种厌氧环境与极端环境中,目前产甲烷菌的分离培养大多来自以下3种生境：①水沉积物、沼泽、苔原、稻田、腐败的树木心材及厌氧污泥消化器;②瘤胃、盲肠和肠;③地热温泉、洋脊热液喷口和非洲的基伍湖(丁安娜等,1991)。
据报道在中国柴达木盆地地下1701 m深的岩芯中也发现了具有生物活性的产甲烷菌(周翥虹等,1990)。
产甲烷菌研究进展
产甲烷菌研究进展
单丽伟;冯贵颖;范三红
【期刊名称】《微生物学杂志》
【年(卷),期】2003(023)006
【摘要】产甲烷菌是重要的环境微生物,在自然界的碳素循环中起重要作用.迄今已有5种产甲烷菌基因组测序完成.基因组信息使人们对产甲烷菌的细胞结构、进化、代谢及环境适应性有了更深的理解.目前已知的甲烷生物合成途径有3种,它们以乙酸、甲基化合物、氢/二氧化碳为起始,通过不同的反应途径都形成了甲基辅酶M,
在甲基辅酶M还原酶的催化下最终形成甲烷.
【总页数】5页(P42-46)
【作者】单丽伟;冯贵颖;范三红
【作者单位】西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨陵,712100;西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨陵,712100;西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨
陵,712100
【正文语种】中文
【中图分类】Q939.9
【相关文献】
1.农艺措施对稻田土壤产甲烷菌的影响研究进展 [J], 杜彭;吴家梅;陈跃进;纪雄辉
2.低温产甲烷菌厌氧消化研究进展 [J], 韩睿;陈来生
3.极地产甲烷菌研究进展 [J], 杨鹏;何剑锋;张芳;林凌;曹叔楠
4.嗜冷产甲烷菌及其冷适应机制的研究进展 [J], 麻微微;马放;岳秀丽;王世伟;赵光;游空
5.瘤胃产甲烷菌与其他微生物间的氢传递及其调控研究进展 [J], 金舒文;王佳堃因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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1.3
实验装置
实验反应装置如图1 所示，主要是两个500 mL
的锥形瓶，反应器内温度采用培养箱自动控制，温度
为(37±1) ℃，气体采用排水法收集。
分析方法
TS 和VS:烘干法;pH 值:PHB-9901 精密
pH 计;COD:快速密闭催化消解法测定
［4］;氨氮:滴定法;总
碱度:滴定法;VFA 组分和气体组分:气相色谱法。
TS 和VS：烘干法；pH 值：PHB-9901 精密pH
计；COD：快速密闭催化消解法测定[5]；氨氮：滴定法；
总碱度：滴定法；VFA 组分和气体组分：气相色谱法。
】：[目的]研究污泥厌氧消化产挥发性脂肪酸(VFA)过程中的有机物碳流的转化机制,阐明乙酸累积机理。
[方法]研究溴乙烷磺酸盐(BES)和氯仿(CHCl3)抑制模型下中间代谢产物和气体的累积,检测各产乙酸功能菌群数量,推断污泥产酸发酵过程中的有机物碳流方向和乙酸累积机理。
[结果]BES模型乙酸浓度达27 mmol/L,fhs基因拷贝数比对照组高2-3倍,产氢产乙酸菌略有下降。
CHCl3模型乙酸浓度达22 mmol/L,fhs基因拷贝数比BES组低一个数量级,产氢产乙酸菌下降明显。
[结论]BES特异性较高,除产甲烷菌外对其他厌氧产酸细菌没有影响,乙酸浓度增加并且其主要来源于水解发酵产酸以及同型产乙酸过程。
氯仿除抑制产甲烷菌外,对同型乙酸菌和产氢产乙酸菌也有强烈的抑制作用。
硫酸盐还原菌对餐厨垃圾厌氧发定向产乙酸的影响
研究
两种抑制产甲烷菌的方式对比：微生物学报，Acta Microbiologica Sinica，50(10):1327 －1333; 4 October 2010，《污泥厌氧消化产酸发酵过程中乙酸累积机制》
通过以上研究，得到结论如下:
(1)两种抑制剂造成的污泥厌氧消化产酸模型均能造成乙酸的累积，其中 BES 模型中乙酸累积浓度达25 mmol/L，CHCl3模型中，乙酸累积达 22 mmol/L。
(2)在 BES 产酸模型中，食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌被抑制，H2分压和乙酸浓度增加，产氢产乙酸菌活性被抑制。
同时，H2的累积刺激了同型
产乙酸菌的活性。
乙酸累积来自水解发酵产乙酸、同型产乙酸以及产氢产乙酸。
(3)在 CHCl3产酸模型中，产甲烷细菌受到抑制，H2分压上升，但同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌也受到抑制。
水解发酵产乙酸可能是乙酸的唯一来源。
CHCl3和 BES 造成了不同的抑制效应。
由于 BES 是产甲烷细菌辅酶 M 的结构类似物，在适量浓度下，主要是抑制产甲烷细菌，而CHCl3是一种广谱性的微生物抑制剂，除抑制产甲烷细菌外，还可能会抑制包括产氢产乙酸细菌以及同型产乙酸细菌在内的其他微生物。
因此推断，两种抑制剂造成的抑制模型是:BES 抑制产甲烷菌，造成氢气和二氧化碳以及乙酸累积，而氢气和二氧化碳的累积刺激了同型产乙酸细菌活性，消耗氢气和二氧化碳，最终的效应是只有乙酸累积，而氢气未能在体系中累积。
CHCl3抑制模型中，由于 CHCl3同时也抑制了其他细菌，如同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌，因此氢气未能被消耗从而在体系中累积。