极地产甲烷菌研究进展

产甲烷菌是一类重要的环境微生物,其代谢产生的甲烷(CH_4)是最重要的温室气体之一。现有研究表明,产甲烷菌广泛存在于极地湿地、沼泽、湖泊、苔原、冻土和冰川等各类生境之中,并在碳循环中发挥着重要作用。本文对极地产甲烷菌的群落结构、生物多样性、空间分布、环境影响因子(温度﹑营养物和pH)以及研究技术的最新进展进行了总结,并对极地产甲烷菌研究的未来发展进行了展望。     

1854m～2608m气源岩中产甲烷菌的富集培养和发酵产气实验研究

供试样品１０个，为准噶尔盆地马庄气藏侏罗系气源岩，埋深１８５４ｍ～２６０８ｍ，形成于沼泽－滨浅湖相沉积环境，为ⅡＢ～Ⅲ型有机质，Ｒ０值＜０.７４％，处于低演化阶段。本文就烃源岩中厌氧发酵细菌的数量及产甲烷菌的类型、分布状况进行了研究，并直接利用地质样品进行了生化模拟产气实验。样品中发酵性细菌数量分布在５×１０２个/ｇ～２.３×１０４个/ｇ之间。在３５℃～６５℃状态下，从样品中普遍富集培养出产甲烷球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｕｓ）；在５５℃条件下，从７号样品中富集培养出产甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）。模拟产气结果表明:①３５℃时的甲烷累计产气量最高，为２９.４８ｍｌ～３９.４１ｍｌ，占总产出气体的８０％以上。（２）产出气体组份一致，以ＣＨ_４和ＣＯ_２为主，含极微量的乙烷和丙烷。（３）在３５℃时，产出甲烷气体的δ１３Ｃ值分布在－４０.１２‰--４３.９８‰之间，５５℃时为－５６.８２‰--６０.１０‰，６５℃时为－５８.０６‰--６５.１１‰，３５℃～５５℃时产出气体的甲烷碳同位素比值中值与实际气藏天然气的甲烷δ１３Ｃ值相近。该项研究为探讨产甲烷菌等厌氧微生物在２０００多米沉积岩中仍有活动提供了直接?     

渤海不同区域沉积物古菌的多样性分析

产甲烷古菌在滨海沉积物碳循环过程中起着重要作用。本研究以渤海不同区域沉积物为研究对象,通过T-RFLP以及室内富集培养方法,解析了渤海不同区域沉积物产甲烷菌群落结构差异,并评估其产甲烷潜力。结果表明,渤海不同区域沉积物细菌和产甲烷古菌群落结构组成存在差异,其主要优势产甲烷菌为Methanobacterium和Methanosarcina,主要优势细菌为Desulfovibrio和Thiobacillus。渤海不同区域沉积物在实验室培养条件下产甲烷量存在明显差异,表现为近岸区域沉积物产甲烷量较高。且渤海沉积物具有较高的产甲烷潜力(乙酸转换率达到46.46%),潜在甲烷排放量估计值可达1.74亿t/年。     

生物成因煤层气实验研究现状与进展

总结了当前国内外关于生物成因煤层气生成机理及其影响因素、煤层中厌氧菌及其与煤层生物甲烷生成的关系和生物成因煤层气生成模拟实验研究方面的最新进展。细菌计数和分子生态学研究是考察煤层厌氧菌数量和生理特征的主要方法。煤抽提物的有机地球化学分析验证了煤层可作为生气基质产气,而生物模拟实验研究了煤层生物甲烷生成过程中各种影响因素的影响特征。国内对煤层厌氧菌的研究主要集中在细菌计数和富集培养上,而国外研究则更多关注煤中本源产甲烷菌的分子生态学特征和菌种的改良研究。      

天然气水合物成因探讨

天然气水合物是未来的能源资源。其分布于极地地区、深海地区及深水湖泊中。在海洋里,天然气水合物主要分布于外大陆边缘和洋岛的周围,其分布与近代火山的分布范围具有一致性。同位素组成表明天然气水合物甲烷主要是由自养产甲烷菌还原CO₂形成的。典型的大陆边缘沉积物有机碳含量低（＜0．5％～1．0％）,不足以产生天然气水合物带高含量的甲烷。赋存天然气水合物的沉积物时代主要为晚中新世-晚上新世,具有一定的时限性,并且天然气水合物与火山灰或火山砂共存,表明其形成与火山-热液体系有一定联系。火山与天然气水合物空间上的一致性表明,天然气水合物甲烷的底物可能主要是由洋底火山喷发带来的CO2。由前人研究结果推断 HCO^－₃在脱去两个O原子的同时,可能发生了亲核重排,羟基 H原子迁移到 C原子上,形成了甲酰基（HCO^－）,使甲烷的第一个 H原子来源于水。探讨了甲烷及其水合物的形成机制,提出了天然气水合物成因模型。     

褐煤中天然产甲烷菌富集培养与生物气产出模拟

采用厌氧培养方法,在云南省昭通褐煤样品中成功地培养富集了活性厌氧细菌,并进一步开展了为期60天的生物气生成模拟实验,分析了生物气的生成规律、物质组成和成因机制。结果揭示：3件褐煤样品中均有活性厌氧细菌存在,以纤维素分解菌为主,活性硫酸盐还原菌极其微少,说明昭通盆地褐煤层具有较强还原性的生化环境,有利于产甲烷菌的繁盛;生物气的生成经历了生气量缓慢增长、显著增高、趋于减缓三个阶段,表明产甲烷菌在经历了第一阶段缓慢繁殖后,其数量和活性在第二阶段达到较高水平;3件煤样生气量和生气历程存在一定差别的原因,可能在于原煤中活性产甲烷菌数量以及显微组分组成方面存在差异,褐煤生物气生成过程至少存在两个以上的生气高峰阶段。模拟实验中产生的生物气几乎全部由CH4和CO2组成,且CH4占主要部分,几乎没有检测到重烃气。甲烷气体δ13C1和δD的平均值均处于生物甲烷碳、氢同位素组成的正常分布范围。     

产甲烷菌生物地球化学作用的研究

地壳中,工业甲烷的形成机制主要受微生物和热作用两种因素的制约。70年代以来,国外对生物甲烷的形成机理进行了大量的研究,尤其是在产甲烷菌生物化学方面,取得了很大进展。HS-CoM和CH_3-S-CoM的发现,为深入研究成岩作用早、中期天然气的形成及微生物所进行的生物地球化学作用提供了可能性。本文对这一问题进行了综述,并论述了这项研究工作的重大意义。     

古菌细胞膜类脂化合物分析与初步应用——柴达木盆地沉积地层盐度与产甲烷菌分布

生物气是产甲烷菌代谢的产物,其在沉积地层中形成及分布预测一定程度上要依赖产甲烷菌分布规律的研究。目前研究地层中产甲烷菌分布的主要技术方法是地层水中产甲烷菌记数法。考虑产甲烷菌对环境要求苛刻,微小变化均会改变菌群结构,导致测量结果与实际之间偏差明显;另新鲜地层水样系统采集实现起来也是困难重重。这导致该方法实际操作中的不可实现性。而利用沉积物中产甲烷菌特征化合物浓度来反应一定时间阶段内产甲烷菌的分布可以弥补细菌记数法的不足,而且方法简单、可操作性强。本文利用该方法系列分析了柴达木盆地三湖地区两口井中古细菌醇的变化规律,结果可见盐度无论在横向上还是纵向上均控制着产甲烷菌的分布:盐度相对高的沉积凹陷区,浅层(400m以上)产甲烷菌受到明显抑制,随后产甲烷菌活跃性增强,而且持续深度深达2000m;而凹陷边部涩北1号气田区,盐度相对较低,浅层抑制作用稍弱,产甲烷菌主要分布范围在1000m以上,1000m以下则由于埋藏过程中产甲烷菌的持续活动导致有机质大量消耗致使产甲烷菌活动减弱。最后,结合该区沉积古环境和盐度特征,划分出不同深度产气区分布规律。     

石膏在有机物厌氧分解中的固碳效应

本文以牛肉膏蛋白胨为厌氧微生物的营养源,研究了石膏对厌氧微生物生化系统中甲烷释放量和有机物矿化的影响.根据溶液中总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)、硫酸根、硫化物、pH值以及气体中CO2,CH4和H2S的释放量的观测,以及固体产物的扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)分析结果,探讨了石膏对抑制...     

微生物提高煤层气产量模拟实验研究

为解决微生物对煤层产气量的影响,通过对不同煤阶煤岩进行生物气模拟实验发现,在实验室条件下煤中微生物能利用自身物质进行生物产气。通过设置不同温度实验发现,在35℃条件下产气量要大于15℃时的产气量,说明35℃的温度更适合微生物利用煤样产气。在进行定量实验后发现,在添加外源营养物质或外源菌类的条件下能提高煤的产气量。在添加外源菌种的条件下,增产比例可达115%,而通过添加营养物质增产比例可达144%。