石油烃的厌氧生物降解对油藏残余油气化开采的启示

利用微生物将油藏中难以动用的原油就地转化为甲烷,以天然气的形式开采、或作为战略资源就地储备,从而大幅度提高油气资源的利用率,是当前国际上研究的前沿课题。本文综述了石油烃厌氧生物降解转化为甲烷的菌群结构、反应热力学和反应动力学等基础科学问题的最新研究进展,讨论了油藏残余油气化开采技术的可行性及开发潜力,提出了该技术进一步研究的方向。     

生物质合成气催化制取甲烷研究进展

天然气的供需矛盾促使人们去寻找新的天然气资源,其中利用生物质热化学催化制取生物质基天然气的技术受到了全世界的广泛关注。而生物质合成气催化制取甲烷是该工艺流程的核心步骤之一。分别从甲烷化反应器和甲烷化催化剂两个方面阐述了国际上生物质合成气催化制取甲烷的研究现状,并综述了关于甲烷化催化剂积碳现象的研究进展。同时分析了目前生物质合成气催化制取甲烷面临的主要问题,并指明了未来的发展方向。     

新一代高通量测序与稳定性同位素示踪DNA/RNA技术研究稻田红壤甲烷氧化的微生物过程

[目的]利用新一代高通量测序技术分析复杂土壤环境中整体微生物群落结构的变化规律,研究特定功能微生物生理过程的分子机制;利用稳定性同位素示踪微生物核酸DNA/RNA,研究复杂土壤中关键元素转化的微生物调控机制.[方法]针对我国第四纪红色粘土母质发育的3种稻田红壤,围绕13C-甲烷好氧氧化的微生物过程,在DNA和RNA水平高通量测序土壤微生物群落16S rRNA基因和16S rRNA,通过超高速密度梯度离心土壤微生物总核酸获得13C-标记的DNA/RNA,进一步采用克隆文库技术研究稻田红壤甲烷好氧氧化的微生物作用者.[结果]新一代高通量测序结果表明,3种稻田红壤甲烷的好氧氧化过程中,甲烷好氧氧化菌占土壤整体微生物群落的丰度显著增加,RNA水平的增幅显著高于DNA水平,能够更为灵敏地反映土壤甲烷好氧氧化的微生物过程.3种稻田红壤甲烷的好氧氧化过程中,类型Ⅰ和类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌在湖南古市土壤中显著增加,湖南桃源土壤中类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌增加明显,而类型Ⅰ甲烷好氧氧化菌在广东雷州土壤中增幅最大.进一步利用13C-DNA和13C-RNA分别构建pmoA基因和16S rRNA克隆文库,发现类型Ⅰ甲烷好氧氧化菌主导了湖南古市和广东雷州稻田红壤甲烷的好氧氧化过程,类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌主导了湖南桃源稻田红壤甲烷的好氧氧化过程.[结论]新一代高通量测序技术能够在整体微生物群落水平,清楚反映复杂土壤中特定功能微生物的生理生态过程,而RNA较DNA水平的分析更为灵敏;稳定性同位素示踪微生物核酸DNA/RNA技术能够准确地揭示复杂土壤重要过程的微生物作用者.     

小叶章生态系统根际土壤微生物及CO2、CH4、N2O动态

研究了培养 4 5 d的小叶章根际土壤微生物和二氧化碳 ,甲烷及氧化亚氮产生与消耗之间的关系。结果表明好氧微生物与厌氧微生物的空间分布与甲烷 ,二氧化碳及氧化亚氮的产生和氧化有着密切的关系。好氧微生物与甲烷产生呈负相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈正相关关系。厌氧微生物与甲烷的产生呈正相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈负相关关系     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷减排的研究进展

垃圾填埋场是全球最重要的人为甲烷排放源之一,其全球年甲烷释放量为35-69 Tg,垃圾填埋场甲烷减排是目前全球温室气体研究的热点。甲烷氧化菌能够氧化分解甲烷,作为减少大气甲烷排放的重要生物汇,对保持大气中甲烷浓度的平衡具有重要意义。从甲烷氧化菌的类型及其特征、甲烷氧化机理着手,介绍了多样性研究方法、填埋场中甲烷氧化菌的活性影响因素及甲烷生物减排应用等最新研究进展。在综述前人研究的基础上,探讨了目前研究的不足,提出了利用甲烷氧化菌复合微生物菌剂等综合处理措施,旨为垃圾填埋场甲烷减排的研究和应用提供新的思路。     

生物质气化制取代用天然气的模拟

介绍了生物质气化制取代用天然气的技术,并利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质气化制取代用天然气的模型,并对整个流程进行模拟。着重研究了气化过程中操作参数(气化温度Tg、S/B)对甲烷化反应过程主要指标(包括甲烷产率、碳转化率等)的影响。研究结果表明提高气化温度和S/B有利于提高气化产物中生物质合成气的浓度,并得到较高氢碳比的合成气,从而可以提高甲烷的产率和整个系统的碳转化率;为获得较高的甲烷产率和碳转化率,适宜的气化温度为700～750℃,S/B值在0.4左右。     

填埋场甲烷生物氧化过程及甲烷氧化菌的研究进展

生活垃圾填埋场甲烷排放量约占全球甲烷排放总量的6%~12%,是大气甲烷的重要生物源之一。生活垃圾填埋场覆土中的甲烷氧化菌能氧化填埋气中的甲烷,是填埋场甲烷排放控制的重要途径。本文综述了填埋场覆盖层甲烷生物氧化的微生物机理、覆土甲烷生物氧化强化工艺和技术、填埋场环境中甲烷氧化微生物研究的最新进展。现有研究有效提高了填埋场覆盖层甲烷生物氧化的性能,但对占填埋场甲烷产生总量很大比重的封场前甲烷排放控制关注较少,因此,今后应加强封场前甲烷排放的研究,提高日覆盖和中间覆盖材料的甲烷氧化率并加快其甲烷氧化启动。     

甲烷生成细菌的最新话题

目前对通过嫌气发酵开发以生成甲烷、处理废水的新技术为目标的研究很热门,对其中起主要作用的甲烷生成细菌(甲烷菌)也就更加关心起来。参与多种微生物,尤其生化学的研究是开发其利用技术的基础。甲烷菌是所谓的古细菌,也是具有深远意义的细菌。     

填埋覆土甲烷氧化微生物及甲烷氧化作用机理研究进展

甲烷是一种长期存在于大气中的温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的26倍.生活垃圾填埋场是大气甲烷的主要产生源之一,由其产生的甲烷约占全球甲烷排放总量的1.5%～15%.甲烷氧化微生物在调节全球甲烷平衡中起着重要作用.垃圾填埋场覆土具有相当强的甲烷氧化能力.填埋覆土甲烷氧化菌及其氧化作用机理的研究,已成为环境微生物学研究领域的热点之一.本文对生活垃圾填埋场填埋覆土中甲烷氧化微生物、甲烷氧化机理及动力学机制、甲烷与微量填埋气体的共氧化机制以及影响甲烷氧化的环境因子研究的最新进展进行综述,并对生活垃圾填埋场甲烷氧化微生物的研究进行展望.     

双阳极室甲烷微生物燃料电池同步脱氮除硫性能及微生物群落分析

【背景】甲烷厌氧氧化(anaerobic oxidation of methane, AOM)包含反硝化型甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化。目前,人们向水体中排放过量的含氮及含硫污染物,引起了严重的环境污染和生态破坏。【目的】利用甲烷厌氧氧化微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)研究同步脱氮除硫耦合反应机理及反应过程中微生物的多样性信息。【方法】构建了3个微生物燃料电池(N-S-MFC、N-MFC、S-MFC),以甲烷作为唯一碳源,探究其同步脱氮除硫性能,并采用16S rRNA基因高通量测序技术对微生物群落结构进行分析。【结果】N-S-MFC中硝酸盐和硫酸盐的去除率分别为90.91%和18.46%。阳极室中微生物的相对丰度提高,与反硝化及硫酸盐还原菌相关的微生物大量富集,如门水平上拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota),同时属水平上Methylobacterium＿Methylorubrum、Methylocaldum、Methylomonas等常见的甲烷氧化菌增多。【结论...     

氮源类型对甲烷氧化过程主要菌群的影响

为分析氮源类型对甲烷氧化体系微生物群落的影响,本研究设计了以硝酸盐、铵盐、或氮气为唯一氮源的3个实验组对甲烷富集样品进行培养,监测培养基中离子浓度的变化,利用Illumina Miseq测序和克隆文库测序分析样品的微生物群落结构和组成,并通过定量PCR检测甲烷氧化菌和非甲烷甲基氧化菌嗜甲基菌的含量。研究显示,所有实验组中甲烷氧化菌的丰度均较低,非甲烷甲基氧化菌在群落中占主导地位,硝酸盐组和铵盐组中,嗜甲基菌科细菌的丰度最高,无氮源组中丛毛单胞菌科和柄杆菌科细菌占主导。这表明甲烷氧化是由甲烷氧化细菌和非甲烷甲基氧化菌协同完成,非甲烷甲基氧化菌通过利用甲烷氧化菌的代谢中间产物参与甲烷氧化。硝酸盐和铵盐在甲烷氧化过程中对嗜甲基菌的生长起促进作用。硝酸盐组和铵盐组中细菌群落的结构、组成及变化趋势相近,因此,硝酸盐可能和铵盐一样,作为营养物质参与到甲烷氧化过程中,而非作为电子受体进行反硝化反应。     

湿地松和马尾松人工林土壤甲烷代谢微生物群落的结构特征

土壤甲烷代谢微生物影响甲烷的产生和氧化,然而关于林型对土壤中甲烷代谢微生物群落结构影响的研究较少。采用基因芯片GeoChip 3.0研究了湿地松人工林和马尾松人工林土壤甲烷代谢微生物群落结构特征。结果如下,(1)两种林型的甲烷代谢微生物群落结构存在极显著差异(P=0.008),林型能解释其34.9%的变异;(2)产甲烷菌(包含甲基辅酶M还原α亚基基因mcrA的微生物)的优势菌群发生了变化,湿地松人工林的的优势菌为Methanocorpusculum labreanum Z,马尾松人工林的优势菌群除Methanocorpusculum labreanum Z外,还包括产甲烷古菌和Methanosarcina mazei Gol;(3)甲烷营养菌(包含甲烷单加氧酶基因pmoA基因的微生物)的优势菌为Ⅱ型,有3种不可培养细菌只在湿地松人工林检测到,在马尾松人工林中未检测到;(4)mcrA基因丰度或同源基因数量与土壤容重正相关,与土壤粘粒含量呈显著负相关;pmoA基因信号强度或多样性指数与土壤全碳含量、全磷含量和速效氮含量显著正相关。总之,相比本地种马尾松人工林,引进种湿地松人工林的土壤甲烷代谢微生物群落结构发生了显著变化。     

新疆低阶煤本源生物甲烷转化中微生物群落组成及变化

【目的】探究新疆低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落组成及多样性。【方法】采用厌氧培养方法和末端限制性片段长度多态性技术(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析新疆低阶煤本源微生物对甲烷转化及有机酸含量的影响,分析新疆哈密大南湖长焰煤生物甲烷转化过程中微生物群落动态变化。【结果】研究表明长焰煤和褐煤对本源微生物产甲烷影响较小,随着低阶煤生物甲烷转化时间的延长,甲烷产量呈上升趋势,转化60 d后长焰煤甲烷产量高达10.28 m L/g,挥发性有机酸(VFA)浓度则最低;微生物多样性指数变化不明显,不同转化时间微生物主要类群为放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门(Proteobacteria);甲烷菌的群落结构相对于细菌较简单,在整个低阶煤生物转化产甲烷过程中共有古菌类群为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷盐菌属(Methanohalobium)、甲烷叶菌属(Methanolobus)、甲烷食甲基菌属(Methanomethylovorans),它们是构成群落结构的基本菌群。【结论】低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落具有丰富的多样性,且不同时期多样性有较大差异。甲烷菌群落结构相对于细菌较简单,共有类群明显。     

湿地反硝化型甲烷厌氧氧化研究进展

甲烷是最重要的温室气体之一,其单分子温室效应是CO2的298倍。湿地是甲烷重要的排放源,也是氮素的源和汇。微生物参与湿地碳、氮转化的生物地球化学循环过程,湿地CH4是土壤淹水条件下微生物厌氧降解有机质而产生,微生物又可以通过反硝化型甲烷厌氧氧化过程(DAMO)降低湿地甲烷的排放,对缓解全球温室效应具有重要作用。本文系统介绍了DAMO过程机理、功能微生物Methylomirabilis oxyfera菌群特性、分布以及土壤DAMO过程的检测方法和DAMO过程的影响因素,并对未来更多的湿地DAMO微生物的发现,尤其是对稻田湿地DAMO过程的相关研究提出展望,以期推动该领域更深入的研究,为稻田湿地甲烷排放量的估算及制定合理的减排措施提供科学依据。     

微生物勘探技术在能源勘探中的应用

<正>目前流行的石油、天然气和铀矿开采技术,主要是基于地质科学和地球物理科学的勘探技术。而基于微生物技术的烃类气体勘探技术则较为少用。烃类气体勘探技术的基础是烃类气体能够通过油气藏储层结构的土壤缝隙向地表迁移。早期的石油和天然气勘探就是通过甲烷或原油的地表面微渗漏发     

植物排放甲烷的研究进展

甲烷是一种重要的大气痕量气体,参与全球变暖和大气化学作用。传统上已知的甲烷生物排放源只有专性厌氧的原核生物即甲烷产生菌。然而近年来有研究发现,植物在好氧条件下能通过一种未知的机理排放甲烷,即非微生物机制产生甲烷。本文对植物排放甲烷的研究进展进行了综述,并提出了今后应加强研究的方面。     

植物排放甲烷的研究进展

甲烷是一种重要的大气痕量气体,参与全球变暖和大气化学作用。传统上已知的甲烷生物排放源只有专性厌氧的原核生物即甲烷产生菌。然而近年来有研究发现,植物在好氧条件下能通过一种未知的机理排放甲烷,即非微生物机制产生甲烷。本文对植物排放甲烷的研究进展进行了综述,并提出了今后应加强研究的方面。     

生物成因煤层气的研究现状

煤层气是煤层中自生自储的以甲烷为主的气体,是一种新型清洁能源和优质化工原料。而生物成因煤层气是可开采的主要煤层气,关于生物成因煤层气的研究在煤层资源利用方面有着重要的意义。本文对生物成因煤层气煤地质微生物、生物煤层气增采实验方法、成气影响因素及生成机理进行了综述,并通过总结前人的研究成果,对生物成因煤层气成气基质类型、本源微生物特别是甲烷菌的代谢过程及条件、成气过程的实验模拟等未来研究方向进行了展望。     

陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理

陆地生态系统存在许多常年性或季节性缺氧环境,如:湿地、水稻土、湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。每年有大量有机物质进入这些环境,在缺氧条件下发生厌氧分解。甲烷是有机质厌氧分解的最终产物。产生的甲烷气体可通过缺氧-有氧界面释放到大气,产生温室效应,是重要的温室气体。产甲烷过程是缺氧环境中有机质分解的核心环节,而甲烷氧化是缺氧-有氧界面的重要微生物过程。甲烷的产生和氧化过程共同调控大气甲烷浓度,是全球碳循环不可分割的组成部分。对陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理研究进展进行了概要回顾和综述。主要内容包括:新型产甲烷古菌即第六和第七目产甲烷古菌和嗜冷嗜酸产甲烷古菌的发现;短链脂肪酸中间产物互营氧化过程与直接种间电子传递机制;新型甲烷氧化菌包括厌氧甲烷氧化菌和疣微菌属好氧甲烷氧化菌的发现;甲烷氧化菌生理生态与环境适应的新机制。这些研究进展显著拓展了人们对陆地生态系统甲烷产生和氧化机理的认识和理解。随着新一代土壤微生物研究技术的发展与应用,甲烷产生和氧化微生物研究领域将面临更多机遇和挑战,对未来发展趋势做了展望。     

甲烷氧化菌及其在环境治理中的应用

甲烷的生物氧化包括好氧氧化和厌氧氧化两种,分别由好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌完成.由于该过程是减少自然环境中温室气体甲烷排放的重要途径,越来越受到各国学者的重视.本文主要对当前甲烷氧化菌的研究现状进行了综述,对好氧甲烷氧化菌的种类、参与氧化甲烷的关键酶,厌氧甲烷氧化菌的种类、参与的微生物菌种以及氧化机理进行了论述,并对这两类微生物在温室气体减排、污染物治理、废水生物脱氮、硫及金属元素回收等方面的应用现状及前景进行了分析.